干货！FDM金属3D打印技术！

成形原理与装备：

        金属注射成形（MIM）技术是将塑料注塑成形技术引入粉末冶金领域而形成的一种全新的零部件加工技术，其基本的工艺步骤是：首先选取复合MIM要求的金属粉末和黏结剂，然后在一定温度下采用适当的方法将粉末和黏结剂混合成均匀的喂料，经制粒后注射成形，获得成形毛坯，在进行脱脂处理，最后将毛坯，在进行脱脂处理，最后将毛坯烧结致密，得到最终成形产品。

        熔融沉积成型金属3D打印是一种结合了MIM工艺、与FDM类似的3D打印技术。与FDM塑料成形不同的是，FDM金属成形所用材料是金属丝材。这种金属3D打印方法与常见的SLM不同，在成形过程中不会用到激光器，使用的材料也不是粉末。FDM金属3D打印是将金属材料与黏结剂预先制成丝材，通过3D打印机将丝材直接打印成形为毛坯，再经过脱脂和烧结得到金属产品的过程。该成形方法结合了设计的灵活性及精密金属制造的高强度和整体性，是实现极度复杂几何部件的低成本解决方案，特别适合用来进行小批量制造金属产品。

FDM工艺实现金属3D打印的原理及工艺流程如下：

（1）拉丝。把金属粉末（例如不锈钢）与粘合材料充分混合，经拉丝得到丝材。

（2）打印成形。使用FDM设备高温（300℃以上）喷嘴熔化丝材，并喷出来，层层叠加成形，得到初步的金属制件。喷嘴需要具有高强度、高耐磨性，因为金属混合物很容易使喷嘴磨损；若采用黄铜喷嘴，则打印一卷就需要换一个喷嘴。

（3）脱脂。加热金属制件，进行脱脂，把大部分粘合材料蒸发掉（此时制件会缩小）。

（4）烧结。高温烧结，去除所有的粘合材料，制件进一步收缩。

烧结后的金属制件和刚打印成形的金属制件相比,尺寸收缩15%~17%(黏合材料蒸发，粉末之间的空隙减小，制件变得更为致密)，质量降低20%。

成形材料与组织：

FDM金属3D打印成形用耗材主要有铝、铜、青铜、红铜、黄铜。FDM金属3D打印用丝材通常由聚乳酸(PLA)或丙烯腈--丁二烯--苯乙烯共聚物(ABS)与金属粉末混合而成。这些金属粉末与PLA、ABS混合后的打印丝材比普通的ABS、PLA重很多，所以手感不像塑料，更像金属。模型抛光后，从视觉上能感到这些模型就像是用金属制造出来的。制件在从坯体脱脂到烧结成形的过程中微观组织进行不断变化。

FDM金属3D打印的应用：

FDM金属3D打印采用丝材代替粉末，材料运输和储存都较简单。FDM设备体积一般也较小，对于普通工业企业，尤其自主创业者，有着非常强大的吸引力。可以用FDM熔丝金属成形制造出用失蜡法铸造的模具，然后用传统铸造工艺来进行小批量金属件的生产。或者利用FDM技术结合MIM工艺，也就是像Desktop Metal公司的方案，直接打印金属注塑材料，然后清洗、烧结,最终生产出金属制件。无论是铸造还是金属注塑工艺，都是将传统技术、材料和FDM技术进行了结合，所以FDM技术可以用于金属零件的生产加工，其优势是硬件更灵活、成本更低。

在2018-2019年TCT(3D打印、增材制造展览会)上，某国巴斯夫公司和Apium公司推出了FDM金属3D打印解决方案，这是用熔丝成形替代粉末成形的一种低成本解决方案。该技术的关键优势之一是仅需消耗制造零件所需的材料量,如下图所示为其打印的样品。国内佛山亘易隆科技有限公司和深圳森工科技有限公司也推出了类似的FDM金属打印机，支持用金属丝材成形制件。

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