3D打印金屬零件的所有技術(shù)
幾年前，用金屬進(jìn)行3D打印還只是用于工業(yè)。現(xiàn)在這一切都變了，金屬3D打印可以在桌面FDM3D打印機(jī)和更多的專(zhuān)業(yè)機(jī)器上實(shí)現(xiàn)，不但可以生產(chǎn)高質(zhì)量的零件，而且價(jià)格也更容易接受。本文讓我們來(lái)看看3D打印金屬零件的所有技術(shù)，以及你該選擇用那種技術(shù)打印金屬零件。
金屬3D打印零件案例
目前，市面上大約有10種方法可以3D打印金屬零件。這些方法根據(jù)所使用的原材料形態(tài)以及能量源進(jìn)行粗略的劃分，比如材料是金屬絲、金屬粉末還是金屬線(xiàn)材。有些甚至還使用金屬樹(shù)脂、金屬棒和金屬顆粒作為原材料，每種方法都能制造出具有不同屬性的部件。 選擇使用哪種金屬技術(shù)需要考慮零件細(xì)節(jié)、形狀、尺寸、強(qiáng)度、金屬類(lèi)型、成本、打印速度和數(shù)量等方面的因素。如果從這些方面進(jìn)行分析，每項(xiàng)技術(shù)都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，不幸的是，沒(méi)有一種方法能快速、廉價(jià)、完美地3D打印出超強(qiáng)的零件，所以要根據(jù)應(yīng)用需求來(lái)選擇到底使用哪種技術(shù)。
讓我們來(lái)看一些金屬零件的例子。 上面這個(gè)小的鋼制噴嘴是一個(gè)使用金屬絲打印的零件。像這樣的零件完全適合使用金屬長(zhǎng)絲，能夠在車(chē)間或辦公室快速地現(xiàn)場(chǎng)3D打印，使用經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的FDM 3D打印機(jī)，然后交給第三方進(jìn)行后處理。總的來(lái)說(shuō)，這個(gè)過(guò)程可能只需要幾天時(shí)間。使用其他的制造方法，來(lái)制造這個(gè)零件將會(huì)成本昂貴并且緩慢。
這些髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)植入物樣本（上圖）是使用電子束熔化（EBM）打印的。它們結(jié)構(gòu)錯(cuò)綜復(fù)雜，使用昂貴的鈦制成，并按照極高的材料質(zhì)量和公差制造，以滿(mǎn)足醫(yī)療植入物標(biāo)準(zhǔn)。EBM 3D打印機(jī)的真空環(huán)境確保了清潔和可控的打印條件，而高功率的電子束使打印機(jī)能夠在每次構(gòu)建中生產(chǎn)多個(gè)零件，以實(shí)現(xiàn)高生產(chǎn)率。
上面這個(gè)巨大的起重機(jī)吊鉤是用電弧增材制造（WAAM）打印的，然后進(jìn)行后期加工。像這樣一個(gè)巨大和沉重的零件非常適合使用WAAM，因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)比任何傳統(tǒng)的金屬制造方法（如鍛造或鑄造）更快，而且同樣堅(jiān)固。此外，這種零件可以在離需求點(diǎn)較近的工廠中生產(chǎn)，甚至可以在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)，例如在石油鉆井平臺(tái)上。
Cobra Golf上面的這些高爾夫球桿是使用惠普的金屬粘合劑噴射技術(shù)3D打印的。這種獨(dú)特的形狀是其他任何制造技術(shù)都無(wú)法做到的。由于需要成千上萬(wàn)個(gè)相同的零件，制造商選擇了粘合劑噴射技術(shù)，因?yàn)樗乃俣瓤臁a(chǎn)量高。同時(shí)，這項(xiàng)技術(shù)還能打印出色的表面光潔度。Cobra Golf將球桿制造轉(zhuǎn)交給一家美國(guó)本地的增材制造商，無(wú)需從亞洲的制造中心制造和發(fā)貨。
3D打印金屬的10種最佳方法
該如何選擇適合自己的金屬3D打印技術(shù)？
正如你在上圖中所看到的，并非所有的金屬3D打印技術(shù)特征都是以相同的方式測(cè)量的，特別是在涉及到構(gòu)建速度時(shí)。一些技術(shù)通過(guò)沉積材料的重量來(lái)記錄構(gòu)建速度，而其他技術(shù)則以材料的成型體積來(lái)衡量。這些速度也受到被打印部件的形狀的影響。此外，一項(xiàng)技術(shù)中的每臺(tái)3D打印機(jī)都不可能達(dá)到相同的速度。
層高，通常是打印精細(xì)細(xì)節(jié)能力的一個(gè)參數(shù)，但它受所使用的材料、零件的形狀和打印速度的影響。在投資任何一項(xiàng)技術(shù)之前，請(qǐng)向多家3D打印機(jī)制造商索取樣品部件（相同的部件）。樣品零件應(yīng)該附帶一份報(bào)告，說(shuō)明打印該零件需要多長(zhǎng)時(shí)間，打印機(jī)可以一次打印多少個(gè)該尺寸和形狀的零件，每個(gè)零件的價(jià)格，以及材料消耗。
10種金屬3D打印技術(shù)簡(jiǎn)介
1. FDM與擠出成型
有幾種3D打印技術(shù)屬于擠出技術(shù)。一種是我們熟悉的熔融沉積成型（FDM），它使用由塑料基底制成的長(zhǎng)絲，其中均勻地注入了金屬顆粒。打印金屬部件的金屬長(zhǎng)絲必須含有高比例的金屬粉末（約80%），并需要經(jīng)過(guò)脫脂、燒結(jié)等后處理，以去除塑料成分得到金屬部件。市場(chǎng)上的一些桌面FDM 3D打印機(jī)可以用金屬絲打印，這些金屬絲有不銹鋼（316L，17-4 PH）、銅和鈦。
另一項(xiàng)技術(shù)使用的是具有更高濃度的金屬長(zhǎng)絲。以至于它實(shí)際上是一根堅(jiān)固的金屬棒，但仍然可以被加熱和擠出。這些材料通常是某一特定3D打印機(jī)所獨(dú)有的，如Markforged或Desktop Metal，其成本比普通FDM高，但比其他金屬3D打印方法低。
第三種金屬擠出方法（盡管在工業(yè)領(lǐng)域有更多）是使用金屬顆粒進(jìn)行擠出，金屬顆粒可以是與注射成型相同的材料，因此成本較低，也可以是特別制作的顆粒。
2. 使用激光的金屬粉末床熔融——選擇性激光熔化(SLM)
使用高功率激光器選擇性地熔化金屬粉末的3D打印機(jī)，這種技術(shù)的設(shè)備占了金屬3D打印機(jī)的大多數(shù)，通常被稱(chēng)為選擇性激光熔化（SLM）或粉末床熔化（PBF）。打印機(jī)可以使用 "純 "金屬材料，也可以使用合金材料。
SLM 3D打印機(jī)使用粉末狀金屬原材料，在投入打印倉(cāng)之后，由刮刀或滾筒將金屬粉末平鋪在基板或構(gòu)建平臺(tái)上形成一個(gè)薄層。接下來(lái)，一個(gè)高功率的激光器按照切片的圖案來(lái)選擇性地熔化粉末材料。然后，構(gòu)建板下降到一個(gè)小層的高度，涂布機(jī)在表面上鋪上另一層新的粉末。打印機(jī)不斷重復(fù)這些步驟，直到得到成品部件。
與EBM技術(shù)相比，SLM技術(shù)可以打印出更好的初始表面光潔度和更高的精度。
3. 用電子束進(jìn)行金屬粉末床融合——電子束熔融（EBM）
電子束熔化是一種使用電子束作為能量來(lái)源的3D打印技術(shù)，主要用于導(dǎo)電金屬。所有EBM 3D打印機(jī)都由一個(gè)能夠發(fā)射電子束的能量源、一個(gè)粉末容器、一個(gè)送粉器、一個(gè)粉末再涂層器和一個(gè)加熱的構(gòu)建平臺(tái)組成。需要注意的是，打印過(guò)程必須在真空中進(jìn)行。這是因?yàn)殡娮邮碾娮訒?huì)與氣體分子發(fā)生碰撞，這將 "殺死 "電子束。
由于電子束能量較高，EBM可以比SLM更快，產(chǎn)品部件的殘余應(yīng)力也比SLM低。
4. 金屬粘結(jié)劑噴射
金屬粘結(jié)劑噴射可以打印出具有復(fù)雜設(shè)計(jì)的零件，而不是實(shí)心的，由此產(chǎn)生的零件在具有同樣強(qiáng)度的同時(shí)，也大大減輕了重量。粘結(jié)劑噴射的多孔性特征也可用于實(shí)現(xiàn)醫(yī)療應(yīng)用中更輕的終端零件，如植入物。與其他增材制造工藝一樣，粘結(jié)劑噴射可以生產(chǎn)具有內(nèi)部通道和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜部件，消除了焊接的需要，減少了部件的數(shù)量和重量。為粘結(jié)劑噴射重新設(shè)計(jì)你的金屬部件，可以大大減少使用和浪費(fèi)的材料。
總的來(lái)說(shuō)，金屬粘結(jié)劑噴射零件的材料特性與用金屬注射成型生產(chǎn)的金屬零件相當(dāng)，后者是大規(guī)模生產(chǎn)金屬零件的最廣泛使用的制造方法之一。另外，粘結(jié)劑噴射部件表現(xiàn)出更高的表面光滑度，特別是在內(nèi)部通道。
5. 電弧送絲增材制造（WAAM）
電弧送絲增材制造以金屬線(xiàn)為材料，以電弧為能量來(lái)源，與焊接非常相似。電弧熔化金屬絲，然后被機(jī)械臂一層一層地沉積到一個(gè)成型平臺(tái)上。與焊接一樣，惰性氣體被用來(lái)防止氧化并改善或控制金屬的特性。
這個(gè)過(guò)程逐漸將材料制造成一個(gè)完整的三維物體或修復(fù)現(xiàn)有物體。沒(méi)有支撐結(jié)構(gòu)需要移除，如果有必要，成品部件可以通過(guò)數(shù)控加工達(dá)到嚴(yán)格的公差，或者進(jìn)行表面拋光。通常情況下，打印出來(lái)的部件需要熱處理，以釋放殘余應(yīng)力。
6. 基于激光的定向能量沉積（DED）
使用激光定向能量沉積技術(shù)來(lái)熔化金屬材料，同時(shí)由噴嘴沉積。金屬材料可以是粉末或金屬絲形式。盡管用DED技術(shù)能夠建造完整的零件，但這種技術(shù)通常被用來(lái)修復(fù)或增加現(xiàn)有物體的材料。當(dāng)與數(shù)控加工相結(jié)合時(shí)，它可以產(chǎn)生一個(gè)精確的成品部件。
DED系統(tǒng)可能不同于PBF系統(tǒng)，因?yàn)槭褂玫姆勰┩ǔ３叽巛^大，需要更高的能量密度。與PBF系統(tǒng)相比，擁有更快的構(gòu)建速率。然而，帶來(lái)了較差的表面質(zhì)量，可能需要額外的加工。通常用于PBF系統(tǒng)的支撐結(jié)構(gòu)很少或從未用于DED，DED通常使用多軸轉(zhuǎn)臺(tái)來(lái)旋轉(zhuǎn)構(gòu)建平臺(tái)以實(shí)現(xiàn)不同的特征。在不需要粉末床的情況下，DED系統(tǒng)可以在現(xiàn)有零件上進(jìn)行維修或打印。
7. 基于電子束定向能量沉積(DED)
電子束定向能量沉積使用電子束熔化金屬線(xiàn)（而不是粉末），同時(shí)由噴嘴沉積。與上述WAAM非常相似，電子束DED因速度而受到推崇。與WAAM不同，這些打印機(jī)需要一個(gè)真空室。通常情況下，零件被打印成接近凈值的形狀，然后用數(shù)控機(jī)床加工成嚴(yán)格的公差，如上面的照片所示。
8. 金屬立體光刻技術(shù)
金屬光刻技術(shù)，也稱(chēng)為基于光刻技術(shù)的金屬制造（LMM），使用光敏樹(shù)脂和金屬粉末的混合物漿料作為原料。這種對(duì)光敏感的漿料在光的作用下被逐層選擇性地聚合起來(lái)。金屬立體光刻擁有出色的表面質(zhì)量，大多用于（但不限于）微型3D打印，因此它具有極高的細(xì)節(jié)。
9. 冷噴涂
冷噴是一種制造技術(shù)，它以超音速?lài)娚浣饘俜勰诓蝗刍那闆r下將其粘合，這幾乎不產(chǎn)生熱應(yīng)力。自21世紀(jì)初以來(lái)，它被用作一種涂層工藝，但最近幾家公司已將冷噴技術(shù)用于增材制造，因?yàn)樗芤员鹊湫偷慕饘?D打印機(jī)高約50至100倍的速度將金屬層精確到幾厘米。
在增材制造方面，冷噴正在被用于快速制造金屬替代部件，以及金屬部件的現(xiàn)場(chǎng)維修和修復(fù)，如石油和天然氣行業(yè)的軍事設(shè)備和機(jī)械。修復(fù)后的零件，在某些情況下，可以比新的更好。
10. 微納金屬3D打印
有兩種方法可以制造微型金屬3D打印部件：上面提到的金屬立體光刻技術(shù)和微納選擇性激光燒結(jié)（μSLS），這是一種小規(guī)模的激光粉末床熔融技術(shù)，上面也提到過(guò)。也被稱(chēng)為微型激光燒結(jié)或微型激光熔化，這種工業(yè)技術(shù)使用一個(gè)粉末床和一個(gè)精細(xì)激光。
3D打印中的金屬材料
幾乎所有的金屬都可以進(jìn)行3D打印。除了零件的復(fù)雜性和速度之外，3D打印金屬的主要優(yōu)勢(shì)之一是節(jié)省原材料和幾乎沒(méi)有浪費(fèi)。當(dāng)使用昂貴的材料（如鈦）進(jìn)行打印時(shí)，這一點(diǎn)極為重要。
一些3D打印方法可以使用已經(jīng)用于注射成型的的材料，如一些粉末、線(xiàn)材和顆粒，而其他材料則是為3D打印而獨(dú)特配制的。如果你知道你的零件需要用什么材料打印，請(qǐng)查看下面的指南，了解你可以打印鈦、鋁和鋼的所有方法。
審核編輯 ：李倩
目前，市面上大約有10種方法可以3D打印金屬零件。這些方法根據(jù)所使用的原材料形態(tài)以及能量源進(jìn)行粗略的劃分，比如材料是金屬絲、金屬粉末還是金屬線(xiàn)材。有些甚至還使用金屬樹(shù)脂、金屬棒和金屬顆粒作為原材料，每種方法都能制造出具有不同屬性的部件。 選擇使用哪種金屬技術(shù)需要考慮零件細(xì)節(jié)、形狀、尺寸、強(qiáng)度、金屬類(lèi)型、成本、打印速度和數(shù)量等方面的因素。如果從這些方面進(jìn)行分析，每項(xiàng)技術(shù)都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，不幸的是，沒(méi)有一種方法能快速、廉價(jià)、完美地3D打印出超強(qiáng)的零件，所以要根據(jù)應(yīng)用需求來(lái)選擇到底使用哪種技術(shù)。
讓我們來(lái)看一些金屬零件的例子。 上面這個(gè)小的鋼制噴嘴是一個(gè)使用金屬絲打印的零件。像這樣的零件完全適合使用金屬長(zhǎng)絲，能夠在車(chē)間或辦公室快速地現(xiàn)場(chǎng)3D打印，使用經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的FDM 3D打印機(jī)，然后交給第三方進(jìn)行后處理。總的來(lái)說(shuō)，這個(gè)過(guò)程可能只需要幾天時(shí)間。使用其他的制造方法，來(lái)制造這個(gè)零件將會(huì)成本昂貴并且緩慢。
這些髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)植入物樣本（上圖）是使用電子束熔化（EBM）打印的。它們結(jié)構(gòu)錯(cuò)綜復(fù)雜，使用昂貴的鈦制成，并按照極高的材料質(zhì)量和公差制造，以滿(mǎn)足醫(yī)療植入物標(biāo)準(zhǔn)。EBM 3D打印機(jī)的真空環(huán)境確保了清潔和可控的打印條件，而高功率的電子束使打印機(jī)能夠在每次構(gòu)建中生產(chǎn)多個(gè)零件，以實(shí)現(xiàn)高生產(chǎn)率。
上面這個(gè)巨大的起重機(jī)吊鉤是用電弧增材制造（WAAM）打印的，然后進(jìn)行后期加工。像這樣一個(gè)巨大和沉重的零件非常適合使用WAAM，因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)比任何傳統(tǒng)的金屬制造方法（如鍛造或鑄造）更快，而且同樣堅(jiān)固。此外，這種零件可以在離需求點(diǎn)較近的工廠中生產(chǎn)，甚至可以在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)，例如在石油鉆井平臺(tái)上。
Cobra Golf上面的這些高爾夫球桿是使用惠普的金屬粘合劑噴射技術(shù)3D打印的。這種獨(dú)特的形狀是其他任何制造技術(shù)都無(wú)法做到的。由于需要成千上萬(wàn)個(gè)相同的零件，制造商選擇了粘合劑噴射技術(shù)，因?yàn)樗乃俣瓤臁a(chǎn)量高。同時(shí)，這項(xiàng)技術(shù)還能打印出色的表面光潔度。Cobra Golf將球桿制造轉(zhuǎn)交給一家美國(guó)本地的增材制造商，無(wú)需從亞洲的制造中心制造和發(fā)貨。
3D打印金屬的10種最佳方法
| 技術(shù)類(lèi)型 | 成型尺寸 | 成本 | 最小層高 | 零件性能 | 打印速度 |
| FDM/Extrusion熔融擠出成型（線(xiàn)材） | 小到中 | $ | 0.05 mm | 中到高 | 最高500 mm/s |
| SLM/PBF選擇性激光熔融或激光粉末床 | 小到中 | $$$ | 0.02 mm | 高 | 最高25 cm3/h |
| EBM/PBF電子束熔融或者電子束粉末床 | 小到中 | $$$$ | 0.07 mm | 高 | 55 – 80 cm3/h |
| Metal BinderJetting金屬粘結(jié)劑噴射 | 小到中 | $$$ | 0.035 mm | 高 | 1,500 cm3/h |
| WAAM電弧送絲 | 大到非常大 | $$ | 1 mm | 高 | 2.2 kg/h |
| DED Laser激光直接能量沉積 | 中到大 | $$$$ | 0.2 mm | 高 | 500 cm3/h |
| DED eBeam電子束直接能量沉積 | 中到大 | $$$ | 0.2 mm | 高 | 2,000 cm3/h |
| MetalLithography金屬立體光刻 | 很小到中 | $$$$ | 0.01 mm | 高 | 最高300層/小時(shí) |
| Cold Spray冷噴涂 | 中到大 | $$ | 0.38 mm | 高 | 100 g/m |
| Micro 3DPrinting微納3D打印 | 很小 | $$$$ | 0.005 mm | 高 | – |
該如何選擇適合自己的金屬3D打印技術(shù)？
正如你在上圖中所看到的，并非所有的金屬3D打印技術(shù)特征都是以相同的方式測(cè)量的，特別是在涉及到構(gòu)建速度時(shí)。一些技術(shù)通過(guò)沉積材料的重量來(lái)記錄構(gòu)建速度，而其他技術(shù)則以材料的成型體積來(lái)衡量。這些速度也受到被打印部件的形狀的影響。此外，一項(xiàng)技術(shù)中的每臺(tái)3D打印機(jī)都不可能達(dá)到相同的速度。
層高，通常是打印精細(xì)細(xì)節(jié)能力的一個(gè)參數(shù)，但它受所使用的材料、零件的形狀和打印速度的影響。在投資任何一項(xiàng)技術(shù)之前，請(qǐng)向多家3D打印機(jī)制造商索取樣品部件（相同的部件）。樣品零件應(yīng)該附帶一份報(bào)告，說(shuō)明打印該零件需要多長(zhǎng)時(shí)間，打印機(jī)可以一次打印多少個(gè)該尺寸和形狀的零件，每個(gè)零件的價(jià)格，以及材料消耗。
10種金屬3D打印技術(shù)簡(jiǎn)介
1. FDM與擠出成型
有幾種3D打印技術(shù)屬于擠出技術(shù)。一種是我們熟悉的熔融沉積成型（FDM），它使用由塑料基底制成的長(zhǎng)絲，其中均勻地注入了金屬顆粒。打印金屬部件的金屬長(zhǎng)絲必須含有高比例的金屬粉末（約80%），并需要經(jīng)過(guò)脫脂、燒結(jié)等后處理，以去除塑料成分得到金屬部件。市場(chǎng)上的一些桌面FDM 3D打印機(jī)可以用金屬絲打印，這些金屬絲有不銹鋼（316L，17-4 PH）、銅和鈦。
另一項(xiàng)技術(shù)使用的是具有更高濃度的金屬長(zhǎng)絲。以至于它實(shí)際上是一根堅(jiān)固的金屬棒，但仍然可以被加熱和擠出。這些材料通常是某一特定3D打印機(jī)所獨(dú)有的，如Markforged或Desktop Metal，其成本比普通FDM高，但比其他金屬3D打印方法低。
第三種金屬擠出方法（盡管在工業(yè)領(lǐng)域有更多）是使用金屬顆粒進(jìn)行擠出，金屬顆粒可以是與注射成型相同的材料，因此成本較低，也可以是特別制作的顆粒。
2. 使用激光的金屬粉末床熔融——選擇性激光熔化(SLM)
使用高功率激光器選擇性地熔化金屬粉末的3D打印機(jī)，這種技術(shù)的設(shè)備占了金屬3D打印機(jī)的大多數(shù)，通常被稱(chēng)為選擇性激光熔化（SLM）或粉末床熔化（PBF）。打印機(jī)可以使用 "純 "金屬材料，也可以使用合金材料。
SLM 3D打印機(jī)使用粉末狀金屬原材料，在投入打印倉(cāng)之后，由刮刀或滾筒將金屬粉末平鋪在基板或構(gòu)建平臺(tái)上形成一個(gè)薄層。接下來(lái)，一個(gè)高功率的激光器按照切片的圖案來(lái)選擇性地熔化粉末材料。然后，構(gòu)建板下降到一個(gè)小層的高度，涂布機(jī)在表面上鋪上另一層新的粉末。打印機(jī)不斷重復(fù)這些步驟，直到得到成品部件。
與EBM技術(shù)相比，SLM技術(shù)可以打印出更好的初始表面光潔度和更高的精度。
3. 用電子束進(jìn)行金屬粉末床融合——電子束熔融（EBM）
電子束熔化是一種使用電子束作為能量來(lái)源的3D打印技術(shù)，主要用于導(dǎo)電金屬。所有EBM 3D打印機(jī)都由一個(gè)能夠發(fā)射電子束的能量源、一個(gè)粉末容器、一個(gè)送粉器、一個(gè)粉末再涂層器和一個(gè)加熱的構(gòu)建平臺(tái)組成。需要注意的是，打印過(guò)程必須在真空中進(jìn)行。這是因?yàn)殡娮邮碾娮訒?huì)與氣體分子發(fā)生碰撞，這將 "殺死 "電子束。
由于電子束能量較高，EBM可以比SLM更快，產(chǎn)品部件的殘余應(yīng)力也比SLM低。
4. 金屬粘結(jié)劑噴射
金屬粘結(jié)劑噴射可以打印出具有復(fù)雜設(shè)計(jì)的零件，而不是實(shí)心的，由此產(chǎn)生的零件在具有同樣強(qiáng)度的同時(shí)，也大大減輕了重量。粘結(jié)劑噴射的多孔性特征也可用于實(shí)現(xiàn)醫(yī)療應(yīng)用中更輕的終端零件，如植入物。與其他增材制造工藝一樣，粘結(jié)劑噴射可以生產(chǎn)具有內(nèi)部通道和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜部件，消除了焊接的需要，減少了部件的數(shù)量和重量。為粘結(jié)劑噴射重新設(shè)計(jì)你的金屬部件，可以大大減少使用和浪費(fèi)的材料。
總的來(lái)說(shuō)，金屬粘結(jié)劑噴射零件的材料特性與用金屬注射成型生產(chǎn)的金屬零件相當(dāng)，后者是大規(guī)模生產(chǎn)金屬零件的最廣泛使用的制造方法之一。另外，粘結(jié)劑噴射部件表現(xiàn)出更高的表面光滑度，特別是在內(nèi)部通道。
5. 電弧送絲增材制造（WAAM）
電弧送絲增材制造以金屬線(xiàn)為材料，以電弧為能量來(lái)源，與焊接非常相似。電弧熔化金屬絲，然后被機(jī)械臂一層一層地沉積到一個(gè)成型平臺(tái)上。與焊接一樣，惰性氣體被用來(lái)防止氧化并改善或控制金屬的特性。
這個(gè)過(guò)程逐漸將材料制造成一個(gè)完整的三維物體或修復(fù)現(xiàn)有物體。沒(méi)有支撐結(jié)構(gòu)需要移除，如果有必要，成品部件可以通過(guò)數(shù)控加工達(dá)到嚴(yán)格的公差，或者進(jìn)行表面拋光。通常情況下，打印出來(lái)的部件需要熱處理，以釋放殘余應(yīng)力。
6. 基于激光的定向能量沉積（DED）
使用激光定向能量沉積技術(shù)來(lái)熔化金屬材料，同時(shí)由噴嘴沉積。金屬材料可以是粉末或金屬絲形式。盡管用DED技術(shù)能夠建造完整的零件，但這種技術(shù)通常被用來(lái)修復(fù)或增加現(xiàn)有物體的材料。當(dāng)與數(shù)控加工相結(jié)合時(shí)，它可以產(chǎn)生一個(gè)精確的成品部件。
DED系統(tǒng)可能不同于PBF系統(tǒng)，因?yàn)槭褂玫姆勰┩ǔ３叽巛^大，需要更高的能量密度。與PBF系統(tǒng)相比，擁有更快的構(gòu)建速率。然而，帶來(lái)了較差的表面質(zhì)量，可能需要額外的加工。通常用于PBF系統(tǒng)的支撐結(jié)構(gòu)很少或從未用于DED，DED通常使用多軸轉(zhuǎn)臺(tái)來(lái)旋轉(zhuǎn)構(gòu)建平臺(tái)以實(shí)現(xiàn)不同的特征。在不需要粉末床的情況下，DED系統(tǒng)可以在現(xiàn)有零件上進(jìn)行維修或打印。
7. 基于電子束定向能量沉積(DED)
電子束定向能量沉積使用電子束熔化金屬線(xiàn)（而不是粉末），同時(shí)由噴嘴沉積。與上述WAAM非常相似，電子束DED因速度而受到推崇。與WAAM不同，這些打印機(jī)需要一個(gè)真空室。通常情況下，零件被打印成接近凈值的形狀，然后用數(shù)控機(jī)床加工成嚴(yán)格的公差，如上面的照片所示。
8. 金屬立體光刻技術(shù)
金屬光刻技術(shù)，也稱(chēng)為基于光刻技術(shù)的金屬制造（LMM），使用光敏樹(shù)脂和金屬粉末的混合物漿料作為原料。這種對(duì)光敏感的漿料在光的作用下被逐層選擇性地聚合起來(lái)。金屬立體光刻擁有出色的表面質(zhì)量，大多用于（但不限于）微型3D打印，因此它具有極高的細(xì)節(jié)。
9. 冷噴涂
冷噴是一種制造技術(shù)，它以超音速?lài)娚浣饘俜勰诓蝗刍那闆r下將其粘合，這幾乎不產(chǎn)生熱應(yīng)力。自21世紀(jì)初以來(lái)，它被用作一種涂層工藝，但最近幾家公司已將冷噴技術(shù)用于增材制造，因?yàn)樗芤员鹊湫偷慕饘?D打印機(jī)高約50至100倍的速度將金屬層精確到幾厘米。
在增材制造方面，冷噴正在被用于快速制造金屬替代部件，以及金屬部件的現(xiàn)場(chǎng)維修和修復(fù)，如石油和天然氣行業(yè)的軍事設(shè)備和機(jī)械。修復(fù)后的零件，在某些情況下，可以比新的更好。
10. 微納金屬3D打印
有兩種方法可以制造微型金屬3D打印部件：上面提到的金屬立體光刻技術(shù)和微納選擇性激光燒結(jié)（μSLS），這是一種小規(guī)模的激光粉末床熔融技術(shù)，上面也提到過(guò)。也被稱(chēng)為微型激光燒結(jié)或微型激光熔化，這種工業(yè)技術(shù)使用一個(gè)粉末床和一個(gè)精細(xì)激光。
3D打印中的金屬材料
幾乎所有的金屬都可以進(jìn)行3D打印。除了零件的復(fù)雜性和速度之外，3D打印金屬的主要優(yōu)勢(shì)之一是節(jié)省原材料和幾乎沒(méi)有浪費(fèi)。當(dāng)使用昂貴的材料（如鈦）進(jìn)行打印時(shí)，這一點(diǎn)極為重要。
一些3D打印方法可以使用已經(jīng)用于注射成型的的材料，如一些粉末、線(xiàn)材和顆粒，而其他材料則是為3D打印而獨(dú)特配制的。如果你知道你的零件需要用什么材料打印，請(qǐng)查看下面的指南，了解你可以打印鈦、鋁和鋼的所有方法。
| 技術(shù) | 材料選擇 |
| FDM/Extrusion熔融擠出成型（金屬線(xiàn)材） | 不銹鋼（316L，17-4 PH），銅，鈦，青銅，鎢，鋁 |
| SLM/PBF選擇性激光熔融或激光粉末床 | 鋁、銅、鎳、不銹鋼和工具鋼、鈦、貴金屬 |
| EBM/PBF電子束熔融或者電子束粉末床 | 鋁、銅、鎳、不銹鋼和工具鋼、鈦、貴金屬 |
| Metal BinderJetting金屬粘結(jié)劑噴射 | 馬氏體時(shí)效鋼、不銹鋼和工具鋼、鎳、鈷、鈦、鋁、銅、青銅 |
| WAAM電弧送絲 | 不銹鋼和工具鋼、鈦、鎳基合金 |
| DED Laser激光直接能量沉積 | 鋼、鑄鐵、鎳合金、鈦合金、鋁、銅等。 |
| DED eBeam電子束直接能量沉積 | 不銹鋼和工具鋼、鎳合金、鈦合金 |
| MetalLithography金屬立體光刻 | 不銹鋼、鈦、銅、鎳、黃銅 |
| Cold Spray冷噴涂 | 鈦，銅，不銹鋼和工具鋼，鋁，鎳，鈮，鉭 |
| Micro 3DPrinting微納3D打印 | 鋼、銅、貴金屬 |
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原文標(biāo)題：10大常用金屬3D打印技術(shù)路線(xiàn) 如何按需選擇？
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