不同金属3D打印增材制造技术对比分析
一文看懂五种金属3D打印技术原理
一文看懂五种金属3D打印技术原理如今，随着科技的快速发展，具有短期制造、按需制造、快速原型优势的金属3D打印技术，正在使很多不可能成为可能。
目前市场上主流的金属3D打印技术主要有以下五种：激光选区烧结（SLS）、纳米颗粒喷射金属成型（NPJ）、激光选区熔化（SLM）、激光近净成型（LENS）和电子束选区熔化（EBSM）技术。
下面，给大家介绍一下这五种金属3D打印技术的基本工作原理。
一、SLS激光选区烧结工作原理：预先在工作台上铺一层粉末材料，激光在计算机控制下，按照界面轮廓信息，对实心部分粉末进行烧结，然后不断循环，层层堆积成型。
SLS法采用红外激光器作能源，使用的造型材料多为粉末材料。
加工时，首先将粉末预热到稍低于其熔点的温度，然后在刮平棍子的作用下将粉末铺平；激光束在计算机控制下根据分层截面信息进行有选择地烧结，一层完成后再进行下一层烧结，如此循环往复，层层叠加，直到三维零件成型。
最后，将未烧结的粉末回收到粉末缸中，并取出成型件。
由于该成型方法有着制造工艺简单，柔性度高、材料选择范围广、材料价格便宜、成本低、材料利用率高、成型速度快等特点，主要应用于铸造业，并且可以用来直接制作快速模具。
二、NPJ纳米颗粒喷射金属成型工作原理：先将金属以液体的形式装入3D打印机，打印时用含金属纳米颗粒的液体喷射成型。
然后通过加热将多余的液体蒸发留下金属部分，最后通过低温烧结完成成型。
该成型方法能够使用普通的喷墨打印头作为工具，无需借助任何外力即可通过专门的技术融化去除支撑结构，因为是通过融化去除的，理论上可以无限添加，给予设计师更大的自由。
除金属材料外，其在陶瓷技术上的突破使得应用扩展至牙科、医疗和特定工业领域。
三、SLM激光选区熔化工作原理：利用高能量激光束将三维模型切片后的二维截面上的金属合金粉末熔化，由下而上逐层打印出任意复杂结构和接近100％致密度的金属零件。
SLM技术主要利用CAD三维软件设计三维模型，并导出为切片软件能够识别的文件格式；对三维模型进行切片操作并添加支撑和分层处理，得到三维模型的截面轮廓数据；利用路径规划软件对轮廓数据进行扫描路径处理，将路径规划后的数据导入SLM设备中，工控机按照每层轮廓的扫描路径，控制激光束选区逐层熔化金属合金粉末，逐层堆叠成致密的三维金属零件实体。
非凡士3D打印：详解5种金属3D打印技术原理和特点对比!
详解5种金属3D打印技术原理和特点对比！随着科技发展及推广应用的需求，利用快速成型直接制造金属功能零件成为了快速成型主要的发展方向。
目前可用于直接制造金属功能零件的主要金属3D打印工艺有：包括选择性激光烧结（Selective Laser Sintering， SLS）技术、直接金属粉末激光烧结（Direct Metal Laser Sintering，DMLS）、选择性激光熔化（Selective Laser Melting， SLM）技术、激光近净成形（Laser Engineered Net Shaping， LENS）技术和电子束选择性熔化（Electron Beam Selective Melting， EBSM）技术等。
一、选择性激光烧结（SLS）选择性激光烧结，顾名思义，所采用的冶金机制为液相烧结机制，成形过程中粉体材料发生部分熔化，粉体颗粒保留其固相核心，并通过后续的固相颗粒重排、液相凝固粘接实现粉体致密化。
SLS 技术原理及其特点整个工艺装置由粉末缸和成型缸组成，工作粉末缸活塞（送粉活塞）上升，由铺粉辊将粉末在成型缸活塞（工作活塞）上均匀铺上一层，计算机根据原型的切片模型控制激光束的二维扫描轨迹，有选择地烧结固体粉末材料以形成零件的一个层面。
完成一层后，工作活塞下降一个层厚，铺粉系统铺上新粉，控制激光束再扫描烧结新层。
如此循环往复，层层叠加，直到三维零件成型。
SLS工艺采用半固态液相烧结机制，粉体未发生完全熔化，虽可在一定程度上降低成形材料积聚的热应力，但成形件中含有未熔固相颗粒，直接导致孔隙率高、致密度低、拉伸强度差、表面粗糙度高等工艺缺陷，在SLS 半固态成形体系中，固液混合体系粘度通常较高，导致熔融材料流动性差，将出现 SLS 快速成形工艺特有的冶金缺陷——“球化”效应。
球化现象不仅会增加成形件表面粗糙度，更会导致铺粉装置难以在已烧结层表面均匀铺粉后续粉层，从而阻碍SLS 过程顺利开展。
金属增材制造技术及其应用前景
金属增材制造技术及其应用前景金属增材制造是一种新型的制造技术，它是通过三维打印和激光堆焊等技术，在金属原材料上一层一层地构建出所需要的金属构件。
相比传统的金属制造方法，金属增材制造具有较高的精度、较短的制造周期和灵活的生产方式等优点。
近年来，随着金属增材制造技术的不断发展和成熟，它已经被广泛应用于航空航天、汽车制造、医疗器械等领域。
金属增材制造技术有着广泛的应用前景，可以满足汽车制造、医疗、军工、航空等各个领域的需求。
一、金属增材制造的技术方法金属增材制造技术有许多种方法，其中比较常见的有三维打印和激光堆焊技术。
1.三维打印技术三维打印技术是将金属原材料分层逐层地积累形成构件的制造方法。
首先根据需要建立数字模型，然后将该数字模型输入到三维打印机中，通过熔融、粉末、光束等不同的方式，将金属层层打印出来，直到构建出所需的形状。
三维打印技术不但可以生产出各种形状的构件，而且具有高精度、复杂度大、生产效率高等优点。
2.激光堆焊技术激光堆焊技术利用激光束瞄准工作面进行熔化，熔化过的金属材料很容易将下一层的粉末焊接在一起。
激光焊接过程中，熔化的金属材料可以很好地与下一层的金属粉末融合在一起，这样就可以形成精确的金属构件。
激光堆焊技术具有极高的焊接精度和摆放自由度，几乎可以将任何一件被设计的零件完整焊接。
二、金属增材制造技术的优势金属增材制造技术的出现很大程度上改变了传统的金属制造方式，它具有以下的优势：1.制造周期短传统金属制造，需要制造，加工，精加工等多个步骤，而且每一步都需要特定的设备和时间。
然而，在金属增材制造中，因为是逐层构建出构件，所以制造周期大大缩短。
例如，在三维打印中，利用打印机可以在数小时之内迅速制造出由数百至数千层构成的金属构件。
2.制造精度高相比传统的加工方式，金属增材制造技术具有更高的制造精度。
因为增材制造技术利用数字模型进行工作，它可以准确地控制每一层的厚度和形状，从而达到更高的制造精度。
金属3D打印技术工艺及优势
一般增材制造技术多采用金属丝材作为原材料，虽可达到较高的成形效率，但其制件成形精度较差，使其制件后续机加余量较大，无法直接成形精细化的零部件，且加工过程存在热输入大的工艺缺陷，降低了制件的力学性能，因此金属3D打印应运而生。
工艺方法：
在激光同轴送粉工艺（LDM）中，对设备进行了改造，使得新设备具备了进行精细化加工的能力。
通过改进送粉工艺，使得可以稳定的输送15-45μm的金属粉末，以此粉末作为原材料。
其次，采用环路送粉技术，使得粉末的会聚能力提升，获得较小的粉斑会聚，同时较小的粉斑会聚使得可以使用小激光束斑直径的激光束作为热源，从而实现对加工制件的精度控制，并使得加工成形效率相比于SLM技术有了较大的提升。
工艺主要技术优势：
1、适合各种粉末材料的成形，产品应用十分广泛；
2、原材料利用率高，生产自动化程度高，适合连续大批量生产。
3、能直接成形几何形状复杂的小型零件；
4、零件尺寸精度高，表面光洁度好；
5、产品相对密度高，组织均匀，性能优异。
南京中科煜宸激光技术有限公司，由“国家级重大人才工程”邢飞博士及其团队创办，是中国科学院上海光学精密机械研究所成功孵化的高新技术企业。
专业从事激光增材制造装备(3D打印、激光修复)、智能激光焊接装备、自动化生产线、核心器件（工艺软件、送粉器、加工头）和金属粉末材料的研发与制造。
金属基复合材料和3d打印技术的发展现状和发展趋势
金属基复合材料和3d打印技术的发展现状和发展趋势金属基复合材料和3D打印技术是当今工业制造领域的两大热点。
金
属基复合材料是指两种或两种以上的不同金属或非金属材料通过加热、压制、切割等方式结合在一起的新材料。
3D打印技术则是一种通过逐层堆
叠材料来制造三维模型的技术。
随着人们对新材料的需求不断增加，金属基复合材料在航空、航天、
汽车、电子、建筑等工业领域中得到了广泛的应用。
目前，金属基复合材
料的研究重点已经由单一材料的组合转向了多种材料的复合，以实现更具
有针对性的性能需求。
例如，将纳米颗粒加入复合材料中可以提高材料的
强度和硬度，同时保持轻质的特点。
未来，金属基复合材料将更加多样化，应用范围更广。
3D打印技术的发展现状和趋势
3D打印技术由于其成本低、生产效率高、定制化程度高等特点，已
经成为了制造业的重要一环。
目前3D打印技术已经广泛应用于汽车、航空、工业制造等领域，并且在医疗、教育、家庭等领域也日益普及。
未来，随着技术的不断发展，3D打印技术的应用领域将不断拓展，并会越来越
多地应用于生产线上。
综上所述，金属基复合材料和3D打印技术是未来制造业的发展重点。
它们的不断发展和创新，将有助于促进工业制造的升级和进步。
3D打印技术和金属材料的发展
3D打印技术和金属材料的发展随着科技的不断发展，3D打印技术变得越来越普及和先进了。
在过去的几年里，3D打印技术已经成为了各行各业的热门话题，并且在这个领域进行着快速的研究和发展。
除此之外，可以说3D打印技术的应用范围和材料也在不断拓展，其中金属材料在3D打印技术中的应用也成为了一个热门话题。
近年来，随着3D打印技术的发展，金属3D打印技术也越来越成熟了。
与其他3D打印技术相比，金属3D打印技术的优点在于其可以制造出更坚固、更精细的零件和组件，同时还能够大大简化生产过程。
在当前的制造业中，金属3D打印技术已经被广泛应用于汽车、航空、医疗、建筑、工业设备等领域。
在金属3D打印领域的发展过程中，有几个关键因素起到了非常重要的作用。
首先，不同类型的金属3D打印技术的出现和不断改进，也促进了金属3D打印技术的发展。
例如，激光熔化技术、电弧熔化技术、喷射熔化技术等，都是当前金属3D打印技术中常用的技术，各有其优缺点，可以根据需求选择合适技术。
其次，不断改进的3D打印材料技术，极大地促进了金属3D打印技术的发展。
比如现在一些金属3D打印材料具有了更好的加工性能、更高的强度、更好的耐蚀性等，这使得金属3D打印技术在不同领域更加可靠和适用。
另外，解决金属3D打印技术中面临的材料浪费的问题，同样也很重要。
因为在金属3D打印过程中，会浪费大量的原材料，而且目前的金属3D打印技术的成本也比较高，这使得金属3D打印的规模难以扩大。
因此，减少材料浪费、降低成本、提高效率成为了当前金属3D打印技术的重要发展方向之一。
虽然金属3D打印技术的发展取得了显著的成就，但是仍然面临挑战。
例如，传统的金属铸造技术仍然占据着绝对优势，而金属3D打印技术只能在产量较小的情况下发挥作用，因此需要金属3D打印技术在精度和效率方面进一步提升。
另外，由于金属3D打印技术应用领域众多，应付各种不同的要求，因此金属3D打印技术还需要不断改进以满足不同物品的需求。
深度解读3D打印（增材制造）技术
深度解读3D打印（增材制造）技术3D打印技术的快速发展已经对某些传统行业造成了一定的影响甚至冲击。
随着3D打印技术的更新迭代，这种影响将会日益深远。
3D打印技术（ThreeDimensionsPrintingTechnology）是快速成形技术的一种，它是将计算机设计出的三维数字模型分解成若干层平面切片，然后由3D打印机把粉末状、液状或丝状塑料、金属、陶瓷或砂等可粘合材料按切片图形逐层叠加，最终堆积成完整物体的技术[1]。
该技术综合了数字建模技术、信息技术、机电控制技术、材料科学与化学等诸多方面的前沿技术知识，是一种具有很高科技含量的综合性应用技术。
3D打印技术可以实现大规模的个性化生产，可以制造出传统生产技术无法制造出的外形。
并且可以实现首件的净型成形，大大减小了后期的辅助加工量，避免了委外加工的数据泄密和时间跨度。
另外，由于其制造准备和数据转换的时间大幅减少，使得单件试制、小批量生产的周期和成本降低，特别适合新产品的开发和单件小批量零件的生产[2]。
这些优势使3D打印成为一种潮流，目前已在建筑、工业设计、珠宝、鞋类、模型制造、汽车、航空航天、医疗、教育、地理信息系统等诸多领域都得到了广泛的应用。
该技术将会带来全球制造业经济的重大变革，同时它也是第三次工业革命中数字化制造的重要标志。
3D打印产业将成为下一个具有广阔前景的朝阳产业。
3D打印的技术原理及步骤原理3D打印技术是以计算机三维设计模型为蓝本，用软件将其离散分解成若干层平面切片，然后由数控成型系统利用激光束、热熔喷嘴等方式将粉末状、液状或丝状金属、陶瓷、塑料、细胞组织等材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品。
3D打印机是3D打印的核心装备，它是集机械、控制及计算机技术等为一体的复杂机电一体化系统，主要由高精度机械系统、数控系统、喷射系统和成型环境等子系统组成。
与传统制造业的“减材制造技术”相反，3D打印遵从的是加法原则，即“逐层叠加”原则，不再需要传统的刀具、夹具和机床，能实现设计制造一体化，从而大幅降低了生产成本和缩短了加工周期，提高了原材料和能源的利用率，减少了对环境的影响，并且能实现复杂结构产品的设计制造，成型产品的密度也更加均匀。
3D打印(增材制造)技术简介
3D打印（增材制造）技术简介作者：刘亚斌来源：《科学与财富》2019年第03期摘要：本文主要讲述了3D打印技术的原理，对各种3D打印技术的介绍及行业技术方向发展。
关键词：3D打印；成型工艺；3D打印机做设计，看得见摸不着？直接开模风险大，设计不合理怎么办？一、原理与方法3D打印（3D printing），即增材制造，是快速成型一种。
它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。
通常是采用数字技术材料打印机来实现的。
3D打印技术从狭义上来说主要是指增材成型技术，从成型工艺上看3D打印技术突破了传统成型方法通过快速自动成型系统与计算机数据模型结合，无需任何附加的传统模具制造和机械加工就能够制造出各种形状复杂的原型，这使得产品的设计生产周几大大缩短，生产成本大幅下降。
二、几项主流的3D打印技术及技术动态几类成型方式参数对比1、LOM：分层实体成型工艺分层实体成型系统主要包括计算机、数控系统、原材料存储与运送部件、热粘压部件、激光切系统、可升降工作台等部分组成。
历史最为悠久的3D打印成型技术，也是最为成熟的3D打印技术之一。
在产品概念设计可视化、造型设计评估、装配检验、熔模铸造等方面应用广泛.2、SLA立体光固化成型工艺（立体光刻成型）该工艺最早由Charles W.Hull于1984年提出并获得美国国家专利，是最早发展起来的3D 打印技术之一。
SLA工艺以光敏树脂作为材料，在计算机的控制下紫外激光将对液态的光敏树脂进行扫描从而让其逐层凝固成型，SLA工艺能以简洁且全自动的方式制造出精度极高的几何立体模型.3、SLS：选择性激光烧结工艺由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的C.R.Dechard于1989年在其硕士论文中提出的，随后C.R.Dechard创立了DTM公司并于1992年发布了基于SLS技术的工业级商用3D打印机Sinterstation。
在国内也有许多科研单位开展了对SLS工艺的研究，如南京航空航天大学、中北大学、华中科技大学、武汉滨湖机电产业有限公司、北京隆源自动成型有限公司、湖南华曙高科等。
金属增材制造的关键技术
金属增材制造的关键技术金属增材制造（Metal Additive Manufacturing，简称金属AM）是一种以增加材料的方式，通过逐层堆叠或者逐点焊接的方法，制造出复杂形状的金属零件的制造技术。
它具有高效、灵活、节约材料等优势，正在逐渐被广泛应用于航空航天、汽车、医疗器械、工业制造等领域。
在金属增材制造技术中，有许多关键技术对于改善制造质量、提高制造效率以及扩大应用范围起到了至关重要的作用。
下面将重点介绍几种关键技术。
一、金属粉末制备技术金属增材制造中，金属粉末作为原材料被广泛应用。
金属粉末的质量直接影响着零件的制造质量以及性能。
金属粉末的制备技术是金属增材制造的关键技术之一。
目前，包括机械合金化、原子气化、化学还原等在内的多种金属粉末制备技术不断推陈出新，这些技术都在不断地提高金属粉末的质量和均匀性，从而为金属增材制造提供了更多的原材料选择空间。
二、金属3D打印设备技术金属3D打印设备是金属增材制造的核心装备之一。
其关键技术涉及到激光熔化、电子束熔化、粉床热喷涂等多种技术。
其中最为关键的是激光熔化技术，该技术是目前金属增材制造中应用最为广泛的一种技术。
激光熔化技术通过激光束对金属粉末进行逐层熔化，从而实现金属粉末的立体成型。
近年来，激光技术的快速发展，也使得金属3D打印设备技术得以不断完善和升级，提高了制造速度和精度，降低了制造成本。
三、金属增材制造工艺参数优化技术金属增材制造工艺参数优化技术是保证金属零件质量的重要手段。
通过对工艺参数的优化，可以实现金属粉末的良好熔化和凝固过程，避免出现焊接缺陷、过熔和残余应力等质量问题。
在这方面，先进的建模仿真技术、智能优化算法和在线监测技术的不断发展应用，使得金属增材制造的工艺参数优化得以更好地实现，从而提高了零件的成形精度和质量可控性。
四、后处理工艺和材料性能调控技术金属增材制造在成形后通常需要进行后处理工艺，比如热处理、表面处理等，来改善材料的性能和表面质量。
分析：金属材料的3D打印制造技术
金属材料的3D打印制造技术一般而言，激光快速成型需要用高功率的激光照射试件表面，融化金属粉末，形成液态的熔池，然后移动激光束，熔化前方的粉末而让后方的金属液冷却凝固。
周边需要有送粉装臵、惰性气体保护、喷头控制等来配套。
金属材料的3D打印制造技术之所以难度大，是因为金属的熔点比较高，涉及到了金属的固液相变、表面扩散以及热传导等多种物理过程。
需要考虑的问题还包括，生成的晶体组织是否良好、整个试件是否均匀、内部杂质和孔隙的大小等等。
另外，快速的加热和冷却还将引起试件内较大的残余应力。
为了解决这些问题，一般需要在多种制造参数配合，例如激光的功率和能量分布、激光聚焦点的移动速度和路径、加料速度、保护气压、外部温度等等。
图表1：激光快速成型技术制作金属零件在所有金属合金中，钛合金尤其受到重视。
因为钛合金密度低、强度高、耐腐蚀、熔点高，所以是理想的航天航空材料。
但是由于钛合金硬而且脆，所以不宜用切割和铸造的方式来成型。
反而是由于它导热率低，在加热时热量不会发散引起局部变形，比较适合利用激光快速成型技术。
最后，钛合金材料价格高，利用3D打印技术能够在减轻飞行器重量的同时节省原材料的成本。
图表2：快速加热和冷却导致了试件内的残余应力针对金属材料的3D打印，历史上在不同的研究所里演化出了很多种不同的技术种类，但是基本的原理可以说大同小异。
这些技术大多开始于90年代中期，晚于以树脂和塑料为原料的FDM、SLA和SLS等技术。
我国差不多也在同期开始了此方向的研究。
图表3：钛合金、不锈钢和铝合金的性能对比激光成型的零件在静态力学性能上不比锻压的差，但由于加工时间很长，外界扰动会造成宏观结构上不均一，疲劳性能上还存在差距。
图表4：激光快速成型技术制作金属零件的技术图表5：世界各地的金属3D打印公司3DSystems作为世界上市值最大的3D打印公司，有sPro？125/250DirectMetal两款金属材料打印机产品，使用的是用激光烧结金属粉末层的技术，最大的加工尺寸为250×250×320mm，可用的材料包括不锈钢、钛、钴铬合金及工具钢等。
3D打印技术和金属材料的发展
3D打印技术和金属材料的发展在过去的十年中，3D打印技术的发展在制造业里引起了巨大的改变。
3D打印技术可以根据设计图纸将数字模型转化为实体对象，这种方法不仅能节省生产工艺和人力物力，而且具有高度的灵活性，可以生产出多样化的产品。
然而，3D打印技术的应用范围是非常有限的，因为它只能打印出塑料、橡胶等材料的产品，而绝大多数产品都需要用金属等其它材料构成。
但是，随着技术的不断发展，3D打印技术也逐渐打破了这个局面。
现在，3D打印技术已经可以使用金属材料进行打印，这种方法被称为“3D金属打印”，它可以制造出更坚固、更耐久的产品，并且有助于解决现有大量的制造业难题。
“3D金属打印”背后的科学原理是非常复杂的，它涉及到许多材料的物理化学性质、高新技术、制造工艺、装备和软件。
从技术的角度来看，3D金属打印主要有两种方法，一种是粉末沉积法，另一种是激光熔化法。
粉末沉积法，是将所需金属材料的粉末通过喷头喷在构建平台上，再通过高温加热将金属进行熔合，最终构建出所需的零件。
这种方法广泛应用于在特殊冶金领域和航空工业等领域。
激光熔化法主要是利用高功率激光光束，熔化金属粉末，在特定位置上形成所需的模型。
这种方法的优点在于熔化会更加精密，对金属材料也更加适用。
但其缺点也不容忽视，有关成本较高，同时，建筑速度也比较慢，当然也缺乏完美的实时监控。
进一步说，金属材料的3D打印在今天不仅仅是技术上的突破，而必须从宏观形势中来看。
这主要表现在以下几个方面。
首先，市场上对大批量、高质量金属零件需求的日益增加，致使传统制造成本大幅增长，有些需要深海等特殊环境条件，而必须特别生产，制造时间周期有待改善。
3D打印技术的不断完善，给这些困难带来了翻天覆地的变化。
3D打印技术不仅在航空业、医疗仪器、汽车业和其它零部件制造行业中有着广泛的应用，而且已经逐渐传播到现实生活中。
这大大有助于制造业实现源头，同时也减少了对外国的依赖性。
通过3D打印技术生产的零件具有优异的品质、卓越的性能，它无疑将有非常广泛的应用前景。
3D打印材料选择与比较
3D打印材料选择与比较随着科学技术的不断发展，3D打印技术已经成为一种快速、便捷、灵活的制造方式。
而在3D打印中，材料的选择是至关重要的一步。
在本篇文章中，我们将对几种常见的3D打印材料进行选择与比较，帮助读者更好地了解不同材料的特性和适用范围。
1. 塑料材料塑料是最常见的3D打印材料之一，有多种类型可供选择，如ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）、PLA（聚乳酸）等。
塑料材料具有成本低、易加工、质量轻的优势，同时打印过程相对简单。
然而，塑料材料也存在一些缺点，如强度较低、耐热性差等。
因此，塑料材料更适合用于制作一些简单的原型、模型和日常用品。
2. 金属材料与塑料不同，金属材料在3D打印中的应用相对较少，但其具有出色的力学性能和耐高温性能，适用于一些特殊领域的制造。
金属3D打印技术主要有激光熔化烧结、电子束熔化烧结等，能够制造出复杂的金属构件。
然而，金属材料的成本高、技术要求较高，对设备和操作流程的要求也更复杂。
3. 陶瓷材料陶瓷材料在3D打印中的应用也相对较少，但其具有优秀的耐高温性能和化学稳定性，适用于一些特殊的行业和应用领域。
陶瓷3D打印技术通常采用粉末干燥或激光烧结等工艺，具有较高的精度和制造复杂陶瓷构件的能力，但成本较高。
4. 生物材料生物材料是近几年来发展较快的一种3D打印材料，用于生物医学领域的生物打印器官等应用。
生物材料包括可降解材料和人工组织工程材料等，能够满足生物相容性和生物功能要求。
然而，生物材料的研发和使用较为复杂，涉及伦理和法律等方面的考虑。
除了上述常见的3D打印材料，还有一些其他类型的材料，如橡胶、纸张、沙子等。
这些材料各有特点，可以根据具体应用的需要选择。
在选择3D打印材料时，我们需要综合考虑以下几个因素：1. 应用需求：不同的应用需要不同的材料特性，如强度要求、耐热性、耐腐蚀性等。
2. 打印技术：不同的打印技术对材料的要求也不同，例如喷墨打印、激光烧结等。
3. 成本因素：材料的成本也是选择的关键因素之一，尤其对于大规模生产来说。
智能制造的3D打印与增材制造
绿色环保：注重环 保和可持续发展， 采用可再生材料、 降低能耗、减少废 弃物排放等。
智能制造的3D打印 与增材制造的前景 展望
更高效的生产：提高生产效 率、降低成本并减少对环境 的影响
更多的应用领域：从医疗、 航空到建筑、汽车等更多行 业的应用
个性化与定制化：满足消费 者对个性化、定制化的需求
跨界融合与合作：与其他领 域进行跨界融合，如艺术、
推动个性化定制 和按需生产模式 的普及
智能制造的3D打印 与增材制造的挑战 与机遇
挑战：高精度、高效率、材料选择等方面仍存在技术瓶颈 机遇：随着技术进步，可以实现更复杂、更精细的打印与增材制造 未来发展：结合人工智能、大数据等先进技术，实现更高层次的智能化和个性化制造 行业趋势：不断突破技术瓶颈，推动智能制造的3D打印与增材制造的持续发展
挑战：高成本、 技术更新快、生 产效率低
机遇：在航空航 天、医疗、汽车 等领域得到广泛 应用
未来发展趋势： 降低成本、提高 效率、拓展应用 领域
应对策略：加强 技术研发、推进 产业升级、提高 服务质量
挑战：3D打印与增材制造技术的普及程度不足，社会对其认知度有待提高。
机遇：通过宣传和推广，提高公众对3D打印与增材制造技术的认识和接受 程度，为其广泛应用创造条件。
同部分
计算机辅助设 计：使用计算 机辅助设计软 件来设计3D模
型
打印精度高： 能够实现高精 度的打印效果
航空航天 医疗领域
汽车制造
建筑行业
消费品制造
个性化定制
高度定制化：能够根据需求定制产品，满足个性化需求。
缩短制造周期：3D打印技术省去了传统加工中的模具制造和生产流程， 能够快速制造出产品原型或小批量产品。
增材制造技术在医疗领域中的应用研究
增材制造技术在医疗领域中的应用研究随着科技的不断发展和医疗行业的不断进步，医疗领域中的技术也在不断更新。
增材制造技术作为一种新兴的制造技术，正在逐渐应用到医疗领域中。
本文将从三个方面探讨增材制造技术在医疗领域中的应用研究，分别是医用3D打印技术、金属增材制造技术及生物材料增材制造技术。
一、医用3D打印技术3D打印技术在医疗领域中应用最为广泛，它可以制造出各种复杂的医用器械、假肢、人体模型等。
医用3D打印技术可以根据病患的需要，精确制造出相应的器械，不仅能够满足个性化治疗需求，还能够减少手术时间和治疗成本，提高手术成功率。
例如，腕关节骨折是常见的外伤之一，传统的手术需要手术医生将手术板弯曲成适合病人的形状，这个过程需要很高的技术和经验，手术成功率很低。
而使用3D打印技术，可以根据病患的骨折部位和大小，精确地制作出符合病人需求的手术板，手术成功率会大大提高。
此外，医用3D打印技术还可以为医学研究提供模型，医生们可以使用这些模型进行手术模拟和培训，提高医生的技术水平和手术成功率。
二、金属增材制造技术金属增材制造技术被应用在医疗领域中，可以用于人工骨头、关节、牙齿、脊椎植入物等制造。
与传统的制造方法相比，金属增材制造技术可以更好地适应不同病人的需求，能够生产具有个性化的人工肢体或者器官，从而更好地适应病人的身体情况，减少配合的问题。
例如，多孔的人工骨骼可以更好的适应有缺陷的人体组织，人工骨骼的多孔性可以促进人体细胞和血管的渗透，从而使得自然组织可以与人工骨骼结合成为一个整体。
而使用传统的制造方法，制造出的人工骨骼并没有多孔构造，难以与自然组织结合，容易搬移和损坏。
三、生物材料增材制造技术生物材料增材制造技术是指将生物材料（如细胞、生长因子等）与3D打印技术或金属增材制造技术相结合，制造出具有生物相容性的移植器官或人体组织。
该技术在医疗领域中的应用还处于初级阶段，但其潜力巨大。
例如，皮肤移植是一种常见的治疗方法，但是传统的皮肤移植需要从病人自身或者大面积的供体处分离皮肤，手术风险较高。
金属3d打印有哪些打印方法【干货技巧】
3D打印，一种数字制造技术，是第四代工业革命的重要部分之一，它解决了消费者对个性化定制产品的需求，无需开模，直接通过设计图便可打印产品。
这大大地提高了产品的周期。
3D打印按材料分主要分为金属3D打印和非金属3D打印，今天我们一起来了解一下金属3D打印。
现阶段，金属3D打印主要喷射成型、粉末床熔融、定向能量沉积（DED）三种方法。
金属喷射技术：成本较低但是能够打印的零件大小非常有局限性，并且打印的部件结构和表面质量都会精度较低；金属粉末床熔融技术：增材制造的核心研究技术。
从过程上讲是将粉末逐层铺在平板上，然后通过激光将粉末烧结在一起。
这项技术的精度非常高，已经大量应用在航空，汽车，等各项领域。
可以获得较好的零件表面精度和内部结构，但成本非常高，并且不能对既有的零组件进行修复。
定向能量沉积：通过电弧将金属线材融化，层层涂抹在打印材料，定向能量沉积-DED技术不依赖于压力室，压力室可以保护金属。
既有高性价比，又可实现各种尺寸零件的快速成型。
这项技术主要应用于打印毛坯，尤其是贵金属，如钛合金毛坯。
优势在于，飞机制造中大量零件的材料利用率极低，会原材料与最终产品的利用率比值在10~20:1，这在航空业叫Buy-to-fly ratio。
通过这项技术，可以大大提高材料利用率，降低成本。
由于金属3D打印机不需要额外加工工具，因此它提供了一种以最小的成本生产金属零件原型的方法。
这使得工程师可以在更短的时间内拿到3D打印金属零件，从而进行更快地评估设计，同时有效避免昂贵的返工流程。
利用3D打印机，工程师可以在更短的时间内探索更多设计元素可能性，从而缩短产品开发周期。
其中在以下五种应用中口碑极高臂式夹具：金属3D打印机可以比传统加工方式更容易，更便宜地生产臂式夹具。
3D打印软件可以自动生成打印路径，允许工程师跳过CAM软件验证过程。
此外，夹具零件的复杂性不会增加额外成本，因此它们可以进行最佳设计，以便安全，精确地夹紧零件。
增材制造与3D打印
塑料3D打印材料
1.塑料是3D打印中最常用的材料之一，具有轻质、易加工、低 成本等优点。常见的塑料材料包括ABS、PLA、PETG等。 2.不同种类的塑料具有不同的机械性能、耐热性、耐化学腐蚀 性等特性，需要根据具体应用场景选择合适的材料。 3.塑料3D打印技术的发展趋势是提高打印精度、拓展材料种类 和降低环境污染。
3D打印材料及其应用
▪ 复合材料3D打印
1.复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料通过物理或化学方法复合而成的材料，具 有优异的综合性能。 2.复合材料3D打印可以实现不同材料的精确控制和组合，从而制备出具有特定性能和功能 的复杂零件和制品。 3.复合材料3D打印技术的发展趋势是提高打印分辨率、优化材料组合和降低成本。
增材制造与3D打印
Index
增材制造技术分类与特点
增材制造技术分类与特点
▪ 增材制造技术分类
1.按照材料类型分类：金属材料增材制造、非金属材料增材制造、复合材料增材制 造。 2.按照工艺方法分类：粉末床熔融、定向能量沉积、光固化、材料挤出、材料喷射 、黏结剂喷射、薄片层压、粉末黏结、熔丝制造等。
增材制造与3D打印概述
增材制造与3D打印应用领域
1.增材制造与3D打印已经广泛应用于航空、航天、汽车、医疗、教育、建筑、珠宝等领域 。 2.在航空领域，增材制造技术已经用于生产发动机零件、机身结构件等，实现了轻量化、 复杂结构设计等目标。 3.在医疗领域，增材制造技术可以用于生产定制化的假肢、骨骼、器官等，提高了患者的 生活质量。
▪ 3D打印材料循环利用
1.3D打印过程中会产生大量的废弃材料和粉末，如何实现这些材料的循环利用是一个重要 的问题。 2.目前已经有一些技术和方法可以实现3D打印材料的循环利用，包括粉末筛分、化学处理 、物理回收等。 3.3D打印材料循环利用的发展趋势是提高回收效率、降低成本和减少环境污染。
3D打印典型的金属材料
316L奥氏体不锈钢具有高强度和耐腐蚀特性。
316L可在很宽的温度范围内下降到低温，用于航空航天、石油、天然气等多种工程应用，也可用于食品加工和医疗等领域。
17-4PH马氏体不锈钢耐腐蚀性，在高达315°C下仍然拥有高强度、高韧性，激光加工状态具有极佳的延展性。
马氏体MS1(18Ni300)“马氏体时效”钢在时效过程中具有高强度、韧性和尺寸稳定性。
与其他钢不同，MS1不含碳，属于金属间化合物，通过丰富的镍，钴和钼的冶金反应硬化。
由于高硬度和耐磨性，马氏体300适用于许多模具的应用（注塑模具、轻金属合金铸造、冲压和挤压）,也为应用于各种高性能的工业工程部件（航空航天、高强度机身部件和赛车）。
AlSi10Mg铝/镁组合可带来显著的强度和硬度的增加。
适用于薄壁，几何形状复杂的零件，在需要良好的热性能和低重量场合中作为理想的应用材料。
其零件组织致密，有铸造或锻造零件的相似性。
铝硅12一种具有良好的热性能的轻质增材制造金属粉末材料。
典型应用在薄壁零件如换热器，汽车，航空航天和航空工业级的原型及生产零部件。
青铜CuSn合金这种合金具有优异的导热性和导电性。
热管理应用中的具优良热传导率的铜，可以结合设计自由度，产生复杂的内部结构和冷却通道。
适合冷却更有效的工具插入模具，如半导体器件。
也用于具有壁薄、形状复杂特征的微型换热器.激光铜合金加工（LAAM）是具有挑战性的技术，铜的高导热迅速将热量从熔池通过高反射率高转移大量的电力。
因此，较高的激光功率是必需的。
CoCr合金具有高的强度，优良的耐腐蚀性和良好的生物相容性，无磁性。
由于高耐磨性，良好的生物相容性，无镍（镍含量＜0.1%）特点，常用于外科植入物如合金人工关节、膝关节和髋关节。
也可用于发动机部件，风力涡轮机和许多其他工业部件，以及时装行业，珠宝等。
In718基于铁镍硬化的超合金，具有优异的耐腐蚀性以及良好的耐热和拉伸、疲劳、蠕变性能，Inconel718适合各种高端应用包括飞机涡轮发动机和陆基涡轮机（叶片，环，套管，紧固件和仪表零件）。
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不同金属3D打印增材制造技术对比分析
作者：刘永利
来源：《现代职业教育》2020年第09期
[摘; ; ; ; ; ;要]; 近几年，随着科技水平的不断进步和发展，3D打印增材制造技术已经逐步应用到社会的各个领域;同时伴随着这项技术的发展，不同增材材料种类的技术也存在很多不同，各自都有各自的特点和分类的方式。
主要围绕不同金属打印增材制造技术的优势进行分析，并且结合不同金属材料在进行打印增材之间进行对比分析，借此来帮助这项技术能够得到更好的发展，同时也使这项打印增材制造技术能够更加优化。
[关; ; 键; ;词]; 不同金属;3D打印;增材制造技术
[中图分类号]; TH16; ; ; ; ; ; ; ; ; ;[文献标志码]; A; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; [文章编号]; 2096-0603（2020）09-0118-02
3D打印增材制造技术的不断发展，为社会各个领域的发展奠定了技术的基础。
然而对于这项技术在实际的应用环节，就需要对其进行科学的分析，寻找不同金属材料中对增材制造技术存在的优勢。
同时对于在不同金属中的3D打印增材制造技术进行详细的分析，结合实际的检验与理论相结合，使这项技术能够更加优化，并且也可以提高这项技术的优势，使其更好地满足社会的需求。
一、金属3D打印增材制造技术优势分析
金属3D打印增材制造技术的出现，颠覆了传统的减材制造技术的局限性，因为这项技术主要依靠计算机信息技术发展的优势，首先把需要的零件通过三维成型的方式在计算机中分析制造出来，不仅提高了零件加工的效率，对零件的数据的正确性也有一定的提高。
而在现实的制造中，经常遇到很多不同的金属材料，这时候就能够充分地体现出这项技术的优势，通过对在设计时和制造中将相关的技术进行及时的优化，可以有效减少零件在制造过程中产生的成本。
同时，对于金属3D打印增材制造技术来说，它可以在制造的同时执行多种不同的操作，减少了传统单一操作的劣势，减少了制造零件的时间，提高了零件的生产效率;可以及时匹配出不同零件所需的材质，并对于相对复杂的零部件的性能进行变更，使之能够更加符合生产流程。
二、3D打印增材制造技术现状
近年来，随着我国的经济水平不断上升，我国对于增材制造技术的应用也取得了快速的发展。
而增材制造技术的快速发展离不开低成本的3D打印设备的广泛应用和金属零件的直接制造技术在工业中的应用。
纵观这项技术的研究发展历史可以看到，随着我国对这方面的技术
应用越来越多，到目前为止，一部分技术已经可以和世界领先国家拥有竞争性。
美中不足的是对于这项技术中的一些关键器件，成形材料、智能化应用方面相比国外来说还存在很多不足。
近年来，随着我国不断地对这项技术的广泛应用和研究的不断深入，这项技术在我国政策的推动下，也逐渐开始着重研究属于我们自己的相关技术，很多高校、科研机构、社会企业也不断加入3D打印增材制造技术中来，使这项技术得到了快速的发展。
对于这项技术在实际的发展中，很多关键的技术都存在着不足和优势，在下文中，就对不同金属3D打印增材制造技术中的几种常见技术进行简要分析。
三、不同金属3D打印增材制造技术对比分析
（一）选择性激光烧结成形技术
对于不同的金属3D打印增材制造技术来说都存在多种变化的特点。
选择性激光烧结成形技术，应用在金属材料为粉末时，就可以很好地发挥激光的优势性。
当粉末状的材料放置在机器中时，选择性激光烧结成形技术首先就对金属粉末的表面进行扫描处理，当扫描完成之后，还可以根据工作平面的实际情况自动进行选择性的烧结;在烧结的过程中，按照从上到下的顺序依次对金属粉末进行扫描处理，进而提升零件的生产效率。
同时，对于选择性激光烧结成形技术来说，它还可以在对金属粉末进行工作时对其他的金属材料进行同步加工，一直到该金属材料能达到预期的工艺要求。
但是对于选择性激光烧结成形技术来说，其中还存在着一定的不足之处，在对金属粉末进行制作时，因为金属材料形状的因素，导致零件在制作的时候表面的质量较差，零件相关的力学性能不好;所以针对这样的情况，就应该对现有的选择性激光烧结成形技术进行优化，使之能够更好地满足市场的需求。
（二）选区激光熔化技术
选区激光熔化技术是在3D打印增材制造技术中使用最为广泛的一种，选区激光熔化技术拥有很多的优势，但是对不锈钢的增材材料最为适用，所以对选区激光熔化技术来说，一般都是适用在不锈钢及工具钢中。
选择这种技术对金属进行生产，就必须由专业的人士进行操作，因为这种技术本身就具有很高的专业性，所以对相关的技术人员配置要求也是比较高的。
选区激光熔化技术在对零件进行制造时，零件的成型准确度能够达到很好的要求，所要求的尺寸精度也能符合实际的要求。
通过选区激光熔化技术的优势可以将相关的零件熔化成工艺标准的需要，并且在制造的过程中不断完善自身工艺结构。
同时为了能够更好地提升选区激光熔化技术的机械性能，在对不锈钢、工具钢材料进行制造时，可以增加材料中的抗拉强度、硬度等，提高材料制造出来后的各项能力。
（三）激光熔敷沉淀技术
激光熔敷沉淀技术可以在不同金属材料的3D打印增材制造技术中发挥很大的优势，对于该技术的应用面也很广泛，基本上大多数的不同金属材料都可以得到运用。
但是结合激光熔敷
沉淀技术的特点，主要还是运用在铁基合金、铜合金等金属材料中，并且能够很好地发挥其优势。
激光熔敷技术在实际的制造中，可以借助其自身特有的优势，对硬金属、陶瓷材料进行制作，能够有效地解决复杂材料在制作零件时遇到的成形困难的问题;使用该技术在一定程度上可以很好地提高零件成形的速度，加快3D打印增材制造技术的效能。
同时，由于激光熔敷沉淀技术的出现，它打破了传统的焊接工艺局限性，在对不同的金属材料进行焊接时，激光就在这里发挥了很大的优势，激光具有热量稳定、速度快的优点，能够在对材料进行制作时在材料的表面产生很多的化学反应，很好地使相关的冶金材料相互进行融合。
激光溶敷沉淀技术很好地解决了传统焊接过程中的速度慢、耗时长的问题，但是还是需要对在焊接完毕之后容易出现零件变形的问题进行解决，减少材料的损耗的问题进行解决，在技术不断的发展中进行优化，使之能够更好地满足市场的需求。
（四）三维打印技术
三维打印技术的最大特点主要是通过喷洒的方式将不同的金属材料进行融合，也正是因为三维打印技术的特点有一定的局限性，所以一般就只能作用在小型的金属材料中，如粉末状的材质。
粉末状的材质具有分散性的特点，正好可以使用三维打印技术进行制作。
对三维打印技术来说，它和选择性激光烧结成形技术在一定程度上有着相关性，但是三维打印技术的出现优化了在选择性激光烧结成形技术的局限性;再对粉末状的金属材料进行制作可以很好地提高材料的强度，同时相比选择性激光烧结成形技术一定程度上节约了工艺制作的时间。
利用三维打印技术在对不同的金属材料进行制作时，应当结合三維打印技术的相关优势，对粉末的直径，粉末的厚度实际情况，在制作时进行不断的调整，使制造出来的零件更加具有准确度，方便零件在后续的工艺中顺利进行。
对于三维打印技术来说，运行成本相对于其他的技术成本也较为低廉，可以很好地减少在制造过程中的成本支出。
（五）电子束熔融技术
电子束熔融技术因为自身的独特性，一般都是作用于真空环境中，电子束熔融技术可以对很多复杂的技术材料进行熔化处理，并且还可以根据零件的不同工艺流程和实际的情况制作出符合要求的金属零件。
一般都是对钛合金、镍合金等一些比较耐高温的材料进行使用，对于这一类型的材料通过电子束熔融技术可以保证金属材料快速地成型。
同时，在电子束熔融技术对不同的金属材料进行制作时，所发生的反射率较高的金属成型的环节中，由于高放射率的材质对电子束熔融技术所产生的影响因素很小，所以在对不同的金属材料制造时，能够有效地提高制作过程中的材料利用率。
虽然说电子束熔融技术有着很多的优点，但是也有自身所带来的局限性，如在真空环境中运行时，对于相关的制造设备造价太高，所以在实际的生产中成本就会逐渐增加;而且对于电子束熔融技术来说本身存在一定的辐射性，会对人体和周围的环境产生一定的影响。
四、结语
综上所述，对于不同金属材料对3D打印增材制造技术中都存在着不同的优势和局限性，通过对3D打印增材制造技术中几种常见的技术进行分析，可以看出来3D打印增材制造技术已经逐渐运用到社会的各个领域。
同时，对于3D打印增材制造技术在不同金属制造中的技术分析，能够明显地看到很多的技术都存在着不同的缺点，这就需要在实际中不断地对这项技术进行更新，使之能够满足市场的需要。
参考文献：
[1]屈华鹏，张宏亮，冯翰秋，等.金属材料增材制造（3D打印）技术的局限性[J].热加工工艺，2018（16）.
[2]周钢.增材制造（3D打印）技术及其应用发展[J].光电产品与资讯，2014，5（1）.
[3]张在玉.金属材料增材制造技术的应用研究进展[J].世界有色金属，2018，506（14）：280，282.
[4]田杰，黄正华，戚文军，等.金属选区激光熔化的研究现状[J].材料导报，2017（31）：94.
◎编辑曾彦慧。