【第三届世界3D打印大会】张丹清：金属3D打印材料应用性能及缺陷概述

2015年6月3日至6月6日，第三届世界3D打印大会在成都隆重举行。南极熊3D打印网作为3D打印专业的互动媒体平台，到现场为大家从南极熊的视觉来观看了解这次3D打印领域的重大会展会议。下面请看南极熊·第三届世界3D打印大会系列—— 世界3D打印技术产业大会的那人那事，张丹清：金属3D打印材料应用性能及缺陷概述。

张丹清：金属3D打印材料应用性能及缺陷概述

张丹清：我的主题主要是关于材料应用和性能以及在应用中的缺陷。

谈谈我们之前做的试验，用316不锈钢或TI6AI4v材料借助3D打印机打出来的零件抗拉强度非常高。这里讲一些材料：316不锈钢、热工作钢、马氏体钢、铝合金材料、钛合金材料，这些材料都是已经商业化的。现在正在做科研的有以下材料：钢材、还有铝合金6061、难融合金、铜合金等。这个实验的性能，最高点和最低点的距离有100um，它的尺度精度相对于传统的基加工是比较差的，因为受成型腔的限制，不能做大的零件在目前也是问题。这是一个快速凝固的过程，所以硬度很高，且没有方向的局限性，SY和YZ是一样的。现在的设备已经有400瓦和1000瓦的光纤激光设备，里面通常会有氮气保护。总结一下SLM的制造商，一个是德国的公司，做的设备比较精细，下面一个法国的公司france，italy、UK、Japan等等。

另外我们对EBM做了一些背景研究。已经商业化的材料有钛合金和铝，目前在研究的材料有镍基高温合金、工具钢、600661及其他的材料等。可以看到EBM的成型性能相比SLM更高，它的Rz是150um，但SLM的加工没有那样精细；它的大概分辨率也是150um，以及尺寸精度为150um。它的机械性能、抗拉强度也是很高的。我们现在的设备大概功率是300瓦，但它有一个最好的性能就是有预热，所以对钛合金来讲就不用再做后处理，因为零件拿出来以后就相当于已经做了热处理。另一方面它处于真空腔体环境，所以加工非常纯净，没有引入其他的气体杂质。

我们发现金属打印，很多客户的要求是想做多种材料，所以我们想打一个铜合金、铝合金放在一起做对比；我们发现主要有两种系统：一种是根据我的需要出相应的粉末，形成一个多种材料打印的文件。另一种是用漏斗来掉粉，漏斗分了很多层，每层材料都不一样。我们在NTO做的研究，因为腔体有限，就把腔体分成两个部分，一部分掉铜合金，另一部分掉316L合金，这是打印出的拉伸试样。EBM不是做两种材料的加工，而是先做一个基板，再把另一个材料做在上面。这是加工出来的结果试样，可以看到很粗糙，原棒明显有偏心现象，因为不是一次成型，但它的组织结论研究得非常好。

对基础3D打印机来讲有一个很短的加工周期，并且有相对低的投入，当然了，它取决于你做了什么应用。经过我们的研究发现，所有商业化的材料，致密度都是非常高的，并且机械性能非常好，这一点是设计师根本不可能用传统加工方法来做的；但他的问题在于表面粗糙。（南极熊3D打印网发现，这对于应用来说，是一个非常重要的制约性因素）来看一个例子，比如这个零件用传统方法根本做不出来，但用3D打印就很轻松，但需要在支撑上下功夫。3D打印首先需要有一个正确的加工方向才能做出很好的支撑，因此文件的处理很重要。

3D打印并不是代替传统，只是一个补充，就像当时微波炉出现的时候，我就觉得这个厨子可能会失业，因为大家都放微波炉了，但现在还是有厨师，所以3D打印也是一样的，3D打印可以弥补传统加工方式的不足。

用传统方式加工多种多样的产品是非常麻烦的，因为需要加工很多模具，但用3D打印就非常简单，比如用EBM打印的镂空文件，并且可以看到打印的曲面。另外我们可为不同领域的人们提供不同的、针对性的3D打印服务，以及3D扫描及3D打印设备。（3D打印在线）

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