金属3D打印技术及其专用电源的研究进展
近年来，3D打印技术逐渐应用于实际产品的制造，特别是金属材料的制造。在国防领域，欧美发达国家重视3D印刷技术的发展，投入大量资金研究，3D印刷金属部件一直是研究和应用的重点。它不能打印模具、自行车、枪支等武器，甚至不能打印汽车、飞机等大型设备。三维打印作为一种新的制造技术，在设备设计与制造、设备保障、航空航天等领域显示出了非常广阔的应用前景，并显示出强大的发展势头。
1 3D打印概述
1.1 基本概述
3D打印技术的核心思想起源于19世纪末的美国，但直到20世纪80年代中期才形成。1986年，美国查尔斯·赫尔发明了台3D打印机。3D打印技术于1991年在中国开始研究。大约在2000年，这些过程开始从实验室研究到工程和生产逐渐发展。当时，它的名字是快速原型技术（RP），这是在开发样本之前的物理模型。现在又被称为快速成型技术，材料加成制造。但为了方便公众接受，这种新技术统称为3D打印。三维打印是一种基于数字模型设计的快速成型技术，三维物体的生成技术是利用金属粉末或树脂等粘合材料层层“增料”印刷而成。3D打印被称为“上个世纪的思想和技术，本世纪的市场”。
1.2 3D打印特点
1)精度高。目前，3D打印装置的精度可以控制在0.3mm以下。
2）短周期。3D打印不需要模具的制造工艺，大大缩短了模型的生产时间。一般来说，模型可以在几小时甚至几十分钟内打印出来。
3)个性化。3D打印对打印模型的数量没有限制，无论是否可以以相同的成本进行一个或多个打印。
4）材料的多样性。3D打印系统可以打印不同的材料，这些材料的多样性可以满足不同领域的需要。
5)成本相对较低。虽然目前3D打印系统和3D打印材料相对昂贵，但如果用于制作个性化产品，其生产成本相对较低。
2 金属3D打印技术
金属零件三维打印技术是整个三维打印系统中进、最有潜力的技术，是先进制造技术的重要发展方向。随着科学技术的发展和普及应用的需要，利用快速成型直接制造金属功能零件已成为快速成型的主要发展方向。目前，直接制造金属功能件的快速成型方法主要有：选择性激光熔接（SLM）、电子束选择性熔接（EBSM）、激光工程网成型（透镜）等。
2.1激光工程清洁成形技术（透镜）。
透镜是桑迪亚国家实验室提出的一种新的快速成型技术。它的特点是直接制造具有复杂形状结构的金属功能零件或模具；多种可加工金属或合金材料可以实现非均匀材料零件的制造；便于加工熔点高、加工难度大的材料。
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透镜是在激光熔覆技术基础上发展起来的金属零件三维打印技术。所述金属粉末采用中强激光同步熔化，并按预定轨迹逐层沉积在基片上，最终形成金属零件。1999年，Lens Technology被评为美国工业“创意的25项技术”之一。国外学者对透镜法制备的奥氏体不锈钢试样的硬度分布进行了研究。结果表明，试样的维氏硬度随加工层数的增加而降低。
采用透镜法制备了承重植入体的多孔梯度结构。所用材料为镍、钛等与人体相容性好的合金。植入物的孔隙率为70%，植入物的使用寿命为7-12年。克里希纳等人。用Ti6Al4V和CoCrMo合金制备了多孔生物植入体，并对其力学性能进行了研究。结果表明，当孔隙率为10%时，杨氏模量可达90 GPa；当孔隙率为70%时，杨氏模量降至2 GPa。张等。制备了网状铁基（Fe-B-Cr-C-Mn-Mo-W-Zr）金属玻璃（MG）模块，发现MG的显微硬度达到9.52GPA。采用LNS法对GTD-111定向凝固高温合金进行了修复.采用透镜法制备了国产薛春芳及其它具有良好组织、显微硬度和力学性能的钴基高温合金薄壁件。通过透镜工艺形成非变形Ni-Cu-Sn合金试样。

SLS优势：
1.可以使用宽范围的材料。可使用的材料包括尼龙、聚苯乙烯和其它聚合物、铁、钛、合金和其它金属、陶瓷、涂层砂等。
2。成形效率高。由于SLS技术不能完全熔化粉末SLS工艺原理
激光烧结技术是最复杂的三维打印技术之一，其成型原理最复杂，条件越，设备和材料成本，但也是目前对3D打印技术发展影响最深远的技术之一。理论上，任何能在加热后形成原子间键合的粉末材料都可以用作SLS的成型材料。目前，可用于SLS设备印刷的材料主要是石蜡、尼龙、金属、陶瓷粉及其复合材料。
SLS打印内部演示
2 SLS优势＆技术限制，而只能烧结粉末，所以制造速度很快。
3.材料利用率高。未烧结的材料可重复使用，材料的浪费少，成本低廉。
4。不需要支持。由于烧结粉末可以支撑模型的空腔和悬臂部分，因此不必按照FDM和SLA工艺设计支撑结构，直接生产出形状复杂的原型和构件。
五、它具有广泛的应用程序。由于模塑材料的多样性，可以选择不同的模塑材料来制造不同用途的烧结件，可用于制造原型设计模型、模具母模、精密铸造熔炼模具、铸造壳体和芯体等。
SLS技术限制：
1。原材料价格和采购维护成本较高。
二。SLS成形金属零件的原理是低熔点粉末与高熔点粉末结合，导致零件孔隙率高、力学性能差，特别是伸长性低，难以直接用于金属功能零件的制造。
三。需要复杂的辅助工艺。由于SLS使用的材料差异很大，有时需要复杂的辅助工艺，如原料的长时间预处理(加热)，完成后需要对成品表面进行粉末清洗。
3 SLS的应用
金属粉末的烧结
SLS烧结用金属粉末有三种：单一金属粉末、混合金属粉末、金属粉末和有机粉末。因此，SLS技术形成金属零件的方法主要有三种：
a. 单一金属粉末的烧结
例如铁粉，先将铁粉预热到一定温度，再用激光束扫描、烧结。经过热等静压处理后，成品的相对密度可达99.9%。
b. 金属混合粉末的烧结
它主要是两种金属的混合物，一种熔点较低，另一种熔点较高。例如青铜粉末和镍粉的混合物。金属混合粉末预热到一定温度。然后用激光束扫描低熔点金属粉末(如青铜粉)，将难熔镍粉粘合在一起。液相烧结后，成品的相对密度可达82%。
c. 金属粉末与有机黏合剂粉末的混合体
金属粉和有机粘结剂粉按一定比例混合均匀。激光扫描后，有机粘合剂熔化。熔化的有机粘合剂将金属粉末（如铜和有机玻璃粉末）结合在一起。在高温处理烧结部件后，一方面除去部件中的有机粘合剂，另一方面提高部件的机械强度和耐热性。


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自2000年以来，模具工业以每年20%的速度增长。“十一五”期间，产销两旺，产量、质量、水平进一步提高。尤其是汽车制造业和IT制造业的发展，促进了模具等级的提高。优良的模具制造设备为提高模具技术水平提供了保障。
目前，中国制造业的快速原型占整个模型产业的30%左右。随着我国汽车、家电、电子通讯及各种产品的快速发展，预计未来车型市场中塑料车型占总车型的比例将逐步提高，发展速度将加快。比其他模具快。"罗百辉"说，以汽车工业为例，在汽车生产中，各种功能部件必须依靠模具成型，只制造普通汽车需要200多个内部装饰模具，并从模型行业的生产能力制造保险杠、仪表板、燃油箱、方向盘和其他大中型塑料模具，目前的满意度仅为20%左右。
深圳市手板模型公司认为，随着汽车市场的不断复苏，中国政府推出的“新旧交替”补贴政策，以及3D打印在汽车工业中的广泛应用，中国的3D打印模型得到了长足的发展。近年来PED发展迅速，汽车模型市场潜力巨大。