金属零件3D打印技术的应用研究

材料的增减和网络化技术改变材料的形状，简化制作流程，节约原料，缩短制造时间，最大限度地减少资金费用，并降低风险。

1 金属零件3D打印技术的发展

1.1 激光工程化净成形技术

激光工程化净成形技术简称“LENS技术”，是一种成形较快的技术手段，可以直接制造形状结构复杂的零件。它的主要构成系统包括三大部分，即送粉器、送粉头和保护气路。要想提高金属粉末的流动速度，送粉器的高度必须要超过2 m，并将粉末分割器分成4份。此外，还要通过软管将金属粉末流入粉末分割器，以免出现氧化现象。

1.2 激光选区熔化技术

激光选区熔化技术简称“SLM技术”，是金属3D打印技术中最重要的一部分，于1986年被美国德克萨斯大学奥斯汀分校申请了专利权。它的技术原理是运用计算机中的软件进行设计，然后切片分层，得到截面数据。其发展经历了从低熔点非金属粉末烧结到高熔点粉末直接熔化成形的过程。但在实际使用中，要注意激光束在实施扫描之前，必须做好粉末平推工作，经过层层加工后，方可进入下一道工序，以防金属在高温下发生反应。

1.3 电子束选区熔化技术

电子束选区熔化技术简称“EBSM技术”，是金属零件3D打印技术中与激光净成形制造技术最为类似的手段，其加工热源是高能电子束，通过操纵磁偏转线圈进行扫描。该技术最大的优点是在真空环境下作业，能够避免在液相烧结或熔化过程中产生的金属粉末出现氧化现象。基于该技术的这一优势，我国清华大学开发出了电子束快速制造系统。

2 金属零件3D打印技术的应用研究

通过上述内容，我们已经对金属零件3D打印技术有了一个全面的了解，但要想将这些技术的优势和功能发挥到最大，就必须做好实践应用，将它们与实际相结合。

2.1 LENS技术的应用研究

目前，快速原型技术已经逐步趋于成熟，发达国家也将激光工程化净成形技术作为研究的重点，并取得了一些实质性成果。在实际应用中，可以利用该技术制作出功能复合型材料，可以修复高附加值的钛合金叶片，也可以运用到直升机、客机、导弹的制作中。另外，还能将该技术运用于生物植入领域，采用与人体具有相容性的Ni、Ti材质制备植入体，有效提升了空隙率，延长了植入体的使用时长。

2.2 SLM技术的应用研究

广泛应用激光选区熔化技术的代表国家有德国、美国等。他们都开发出了不同的制造机型，甚至可以根据实际情况专门打造零件，满足个性化的需要。利用EOSING M270设备成形的金属零件尺寸较小，将其应用到牙桥、牙冠的批量生产中既不会影响人们对其的使用，也不会产生不适感，且它的致密度接近100%，精细度较好。与此同时，利用SLM技术生产出的钛合金零件还能够运用到医学植入体中，促进了医学工作的发展。

2.3 EBSM技术的应用研究

瑞典Arcam公司制造生产的S12设备是电子束选区熔化技术在实际应用中的最好实例。该公司在2003年就开始研究该项技术，并与多种领域结合探究。目前，EBSM技术在生物医学中得到了大量应用，相关单位正积极研究它在航空航天领域中的应用，美国在空间飞行器方面的研究重点是飞行器和火箭发动机的结构制造以及月球或空间站环境下的金属直接成形制造。

2.4 华南理工大学的实际研究情况

华南理工大学对相关设备的研究情况如表1所示。

3 结束语

与国外发达国家相比，我国的金属零件3D打印技术还比较落后，主要体现为起步较晚，技术水平不高。面对科学技术的不断创新和制造业对技术研发的新要求，加大对金属零件3D打印技术的研究力度显得尤为重要。对此。我国相关技术单位必须做好研究工作，组织各学科、各行业开展技术研发工作，并将激光工程化净成形技术、激光选区熔化技术和电子束选区熔化技术切实应用到实际中，促进我国制造业的快速发展。

参考文献

[1]曾光，韩志宇，梁书锦，等.金属零件3D打印技术的应用研究[J].中国材料进展，2014（06）：376-382.

[2]杨永强，刘洋，宋长辉.金属零件3D打印技术现状及研究进展[J].机电工程技术，2013（04）：1-8.

[3]王菊霞.3D打印技术在汽车制造与维修领域应用研究[D].长春：吉林大学，2014.

〔编辑：王霞〕