3D打印计算仍是制造点阵结构的最理想、最普遍方法。自20世纪90年代末至21世纪初3D打印技术飞速发展以来,金属点阵结构的3D打印研究广泛开展。研究表明,3D打印点阵结构的性能显著优于传统工艺制造的点阵结构,尤其在几何控制与可预测性方面表现突出。
SLS技术进展
2014年,Santos等采用SLS制备钴铬合金粉末,其球形颗粒粒径在55nm至245nm之间,形成共固溶体晶相。2021年,Sun等通过新型共价适应性网络实现SLS 3D打印PDMS弹性体。
SLM技术突破
2020年,许宁等通过分区控制SLM工艺,根据加工区域面积调整扫描速度与激光功率,验证了该方法的有效性。同年,Dba等利用SLM制备Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金,相对密度超99.8%,孔隙率低,屈服强度超430MPa,塑性超17%。Ran等则通过SLM获得高强度、中等延性的TA32试样,发现激光功率增大时晶粒平均尺寸随之增大。
EBM技术应用
2010年,Parthasarathy等对EBM快速制造的多孔Ti6Al4V结构进行微观结构分析与力学性能表征。扫描电镜显示粉末完全熔化,层间结合良好;显微CT扫描表明材料成型良好,孔隙完全连通,孔隙率49.75%~70.32%。
DLMD与WAAM技术
2018年,吕非等利用DLMD技术制造AlSi10Mg铝合金,通过优化工艺参数使拉伸强度较铸件提高33%。2019年,Samodurova等结合SLM与DLMD技术制备钛合金产品,显微组织研究显示无明显缺陷与气孔。2021年,Xu等以CMT为热源的WAAM技术制得AZ31镁合金。
BJ技术发展
2016年,Gonzalez等采用BJ技术与氧化铝粉加工零件,通过改进烧结参数使零件密度接近96%。2019年,Polozov等利用BJ技术合成Ti-22Al-25Nb,显微组织与相分析表明,不同温度烧结时元素扩散规律各异,该方法可成功生产该合金零件。
技术对比与趋势
3D打印技术已广泛应用于机械制造、军需用品、能源行业等领域。随着国家对3D打印技术的重视度提升,技术不断完善,产品质量持续增强。不同3D打印技术在制备精度上存在差异:目前SLM技术制备的零部件精度最高;SLS技术原多用于砂型或功能件制备,但随激光源功率提升,已可熔化绝大部分金属材料,在金属材料打印方面正逐渐取代SLS技术;DLMD与WAAM技术多用于大型金属构件制备,其中DLMD还可用于表面涂层;BJ技术则适用于非承重金属零件、铸造型芯等对力学性能要求不高的场合。
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