金屬打印技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展前景

金屬3D打印技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展前景答辯人：xxx指導(dǎo)老師：xxx-CONTENTS目錄引言1金屬3D打印技術(shù)的應(yīng)用2金屬3D打印技術(shù)的發(fā)展前景3結(jié)語(yǔ)4參考文獻(xiàn)5引言PART.1引言隨著社會(huì)的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，金屬3D打印技術(shù)以其材料利用率高以及制造周期短，靈活性高等特點(diǎn)迅速在金屬制造業(yè)中占據(jù)了重要的地位，金屬3D打印技術(shù)可以打印一些體積小結(jié)構(gòu)復(fù)雜且高精密的金屬零件，所以該技術(shù)對(duì)提高整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量和效率起著關(guān)鍵的作用，改善了金屬零件制造的現(xiàn)狀，在制造金屬零件的過(guò)程中提供了更多的可能性，促進(jìn)了金屬制造業(yè)的發(fā)展金屬3D打印技術(shù)的應(yīng)用PART.2金屬3D打印技術(shù)的應(yīng)用目前，市場(chǎng)上主流的直接用于制造金屬零件金屬3D打印技術(shù)有：選擇性激光燒結(jié)(selectivelasersin-tering，SLS)技術(shù)、選擇性激光熔化(selec-tivelasermelting，SLM)技術(shù)、直接金屬激光燒結(jié)(directmetallasersintering，DMLS)技術(shù)、激光近凈成形(laserengi-neerednetshaping，LENS)技術(shù)和電子束選區(qū)熔化(electronbeamselectivemelting，EBSM)技術(shù)等金屬3D打印技術(shù)的應(yīng)用1.1選擇性激光燒結(jié)(SLS)技術(shù)選擇性激光燒結(jié)(SLS)技術(shù)是出現(xiàn)最早的金屬3D打印技術(shù)，所采用的冶金機(jī)制為液相燒結(jié)機(jī)制，所使用的材料為高熔點(diǎn)金屬與低熔點(diǎn)金屬或者高分子材料的混合粉末，在熔融的過(guò)程中低熔點(diǎn)的金屬或者高分子材料粉末融化，而高熔點(diǎn)的金屬粉末不會(huì)融化，并且作為結(jié)構(gòu)金屬保留其固相核心。工作原理如圖1所示金屬3D打印技術(shù)的應(yīng)用1.2選擇性激光熔化(SLM)技術(shù)選擇性激光熔化(SLM)技術(shù)是在SLS的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，其基本原理與SLS相似，首先由計(jì)算機(jī)三維建模軟件建立模型，再由切片軟件調(diào)整參數(shù)并得出每一層的數(shù)據(jù)，再由計(jì)算機(jī)控制激光束進(jìn)行逐層掃描融化層層堆積成型，需要注意的是，SLM工藝過(guò)程中為了防止金屬在高溫下與其他氣體反應(yīng)，需要在惰性氣體下進(jìn)行，與SLS工藝不同的是，SLM工藝中必須要求金屬粉末完全熔化再冷卻成型，所以需要高功率密度的激光器對(duì)粉末進(jìn)行掃描，工作原理如圖2所示金屬3D打印技術(shù)的應(yīng)用1.3電子束選區(qū)熔化(EBSM)技術(shù)EBSM設(shè)備中兩最個(gè)重要的部分包括電子槍、真空室。電子槍包括陽(yáng)極、陰極、柵級(jí)，燈絲、偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈以及聚焦線(xiàn)圈。真空室包括鋪粉器、活塞以及儲(chǔ)粉箱等組成。工作原理是電子槍最上面的燈絲(一般為鎢絲)在高溫條件下其表面產(chǎn)生大量的熱電子，并通過(guò)陰極進(jìn)行發(fā)射，柵級(jí)頂端開(kāi)有小孔，通過(guò)與陰極的相對(duì)位置可以控制電子束的通過(guò)量，在陽(yáng)極的加速作用下獲得很高的動(dòng)能，可加速到光速的一半至三分之一左右。工作原理如圖3所示金屬3D打印技術(shù)的應(yīng)用1.4激光近凈成形(LENS)技術(shù)該技術(shù)上世紀(jì)于美國(guó)Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室率先推出的工藝，該工藝結(jié)合了激光熔覆技術(shù)與選擇性激光燒結(jié)(SLS)技術(shù)，采用同軸送粉方法，與激光形成熔池，熔池中粉末熔化再凝固來(lái)實(shí)現(xiàn)零件的制作金屬3D打印技術(shù)的應(yīng)用1.5直接金屬激光燒結(jié)(DMLS)技術(shù)DMLS技術(shù)是SLS技術(shù)的一個(gè)分支，于20世紀(jì)90年代開(kāi)始形成，DMLS技術(shù)直接采用金屬粉末進(jìn)行燒結(jié)，與SLM技術(shù)的區(qū)別是，SLM技術(shù)要求金屬粉末完全熔化，而DMLS只需要達(dá)到燒結(jié)就可以金屬3D打印技術(shù)的應(yīng)用1.6新技術(shù)例如電弧增材制造(WAAM)，納米顆粒噴射金屬成型(NPJ)以及超聲波固結(jié)(UAM)等等，這些技術(shù)在將來(lái)都有很大的發(fā)展空間金屬3D打印技術(shù)的發(fā)展前景PART.3金屬3D打印技術(shù)的發(fā)展前景2.1應(yīng)用領(lǐng)域范圍擴(kuò)大如今金屬3D打印不再局限于機(jī)械模具加工和制造領(lǐng)域，也可以應(yīng)用與其他領(lǐng)域。可以應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，利用金屬3D打印技術(shù)可以替換掉一些已損壞的零件，從而避免大成本的整機(jī)替換，延長(zhǎng)了其使用壽命金屬3D打印技術(shù)的發(fā)展前景還可以打印飛機(jī)的關(guān)鍵構(gòu)件，例如2018年11月，GE研發(fā)的金屬3D打印發(fā)動(dòng)機(jī)支架獲批應(yīng)用于飛機(jī)制造中金屬3D打印技術(shù)的發(fā)展前景可以應(yīng)用于教育教學(xué)領(lǐng)域，金屬3D打印可以作為教學(xué)儀器來(lái)引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)這項(xiàng)技術(shù)，還可以打印教學(xué)模型，引導(dǎo)學(xué)生更直觀(guān)的了解模型，提高教學(xué)質(zhì)量金屬3D打印技術(shù)的發(fā)展前景可以應(yīng)用于汽車(chē)領(lǐng)域，2017年大眾汽車(chē)打印出的制動(dòng)鉗通過(guò)了專(zhuān)業(yè)測(cè)試，滿(mǎn)足了重量最小和強(qiáng)度最高的目標(biāo)；還可以用于汽車(chē)零部件修復(fù)等金屬3D打印技術(shù)的發(fā)展前景2.2打印機(jī)設(shè)備以及材料專(zhuān)業(yè)化我國(guó)的金屬3D打印技術(shù)處于剛開(kāi)始的階段，打印設(shè)備較少而且也不完善，發(fā)展處于瓶頸期如需改善這種情況就需要打造高性?xún)r(jià)比的設(shè)備，持續(xù)拓展打印機(jī)理，例如需要對(duì)并行打印、多材料打印、多噴頭打印、大件打印、連續(xù)打印等金屬3D打印機(jī)理進(jìn)行深入研究，并以此為基礎(chǔ)應(yīng)用于產(chǎn)品制造打印材料的局限性也在一定程度上制約著金屬3D打印的發(fā)展，在打印材料方面應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同種材料進(jìn)行打印，打印不同的材料以應(yīng)用于不同的地方金屬3D打印技術(shù)的發(fā)展前景2.3打印技術(shù)更加完善金屬3D打印技術(shù)目前發(fā)展迅速，目前金屬3D工業(yè)級(jí)主要是用于對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求高的生產(chǎn)領(lǐng)域金屬3D打印技術(shù)的本質(zhì)是金屬焊接，在生產(chǎn)過(guò)程中避免不了產(chǎn)生裂紋、氣孔等缺陷這些打印件在應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中之前必須進(jìn)行檢測(cè)，所以對(duì)打印件的精度、強(qiáng)度等進(jìn)行了一定的要求為保證產(chǎn)品的合格性，需制定金屬3D打印技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)以及進(jìn)行相關(guān)認(rèn)證工作，對(duì)設(shè)備、材料、打印技術(shù)、質(zhì)量、安全等多個(gè)方面進(jìn)行規(guī)范，只有這樣才能保證金屬3D打印技術(shù)健康持續(xù)的發(fā)展結(jié)語(yǔ)PART.4結(jié)語(yǔ)1金屬3D打印技術(shù)在我國(guó)取得了一些成就，但由我國(guó)對(duì)于金屬3D打印技術(shù)的起步比較晚，發(fā)展的水平較國(guó)外相對(duì)落后。金屬3D打印技術(shù)作為當(dāng)前制造業(yè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景和巨大的市場(chǎng)潛力。本文通過(guò)對(duì)金屬3D打印技術(shù)的原理、優(yōu)勢(shì)、應(yīng)用領(lǐng)域以及發(fā)展前景的綜述和分析，得出以下結(jié)論2首先，金屬3D打印技術(shù)具有快速、高效、靈活等優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)、高性能、高精度零件的制造，為航空航天、醫(yī)療、汽車(chē)等領(lǐng)域提供了新的制造手段3其次，金屬3D打印技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，涉及到零件直接制造、材料科學(xué)研究、生物醫(yī)療等領(lǐng)域。同時(shí)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的積累，金屬3D打印技術(shù)的可靠性和可重復(fù)性得到了提高，打印的零件性能也得到了改善4最后，金屬3D打印技術(shù)的發(fā)展前景廣闊，未來(lái)將會(huì)有更多的新原理、新方法、新技術(shù)和新材料出現(xiàn)。同時(shí)，隨著數(shù)字化、智能化、綠色化等趨勢(shì)的發(fā)展，金屬3D打印技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也將進(jìn)一步擴(kuò)大，為制造業(yè)的發(fā)展帶來(lái)更多的創(chuàng)新和變革結(jié)語(yǔ)綜上所述，金屬3D打印技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景和市場(chǎng)潛力，未來(lái)的發(fā)展將受到更多關(guān)注和研究同時(shí)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的積累，相信金屬3D打印技術(shù)將會(huì)在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用和發(fā)展參考文獻(xiàn)PART.5參考文獻(xiàn)[1]王永超,張小輝,孫長(zhǎng)青等.基于金屬3D打印技術(shù)的迷宮式調(diào)節(jié)閥盤(pán)片優(yōu)化設(shè)計(jì)與制造[J/OL].特種鑄造及有色合金,1-10[2023-11-12]/kcms/detail/42.1148.TG.20230927.1049.002.html[2]玉河.金屬3D打印技術(shù)工藝探索研究[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備,2023,59(06):162-164.DOI:10.16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