金属3D打印技术小盘点
魔猴君 知识堂 4005天前
3D打印金属是近年来发展很快的一个方向，也是各国都乐意花大力气扶持的一个方向。目前，不少金属3D打印机都已经能生产非常坚固的结构件，应力件和功能件，成为3D打印家族中最有可能用于直接生产的技术，应用领域也可遍及航空航天，医疗保健，仪器制造，电子行业等等。下面方片3就稍稍盘点一下那些神奇的金属3D打印机们。1. SLM, SLS和DMLS技术
这三个技术只是专利名称和技术细节上各有不同
，从原理上讲却都大同小异。大体上都是指将粉末状的材料(通常是金属材料)铺一层在工作台上，并加温至材料略低于熔点，然后用高能激光束将金属粉末熔化并与上一层融合成一个实心整体，而未被扫描到的粉未材料仍呈粉状作为工件的支撑，一层扫描完成之后，工作台下降一个层高，再铺下一层粉末，重复上述过程一层层累积直至完成三维成型。
• 选择性激光熔融（SLM）技术
SLM技术由德国夫琅和费学院于1995年与当时的F&S Stereolithographietechnik公司合作研发并申请获得相关专利。2000年早期F&S与德国MCP HEK公司（后来称为MTT科技公司，又改为SLM Solutions公司）达成商业合作。如今，SLM技术的创始人Dieter Schwarze博士在SLM Solutions公司，而Matthias Fockele博士则创立了Realizer公司。
SLM Solutins公司出品的SLM500机型 Realizer公司出品的SLM250机型
3D Systems公司也出品了采用SLM技术的金属3D打印机：sPro 125和250。3D Systems 公司称它们为直接金属选择性激光熔融（Direct Metal SLM）。它们能生产高精度，高复杂度的金属零件。打印层厚可达20微米，可打印的金属包括钛，不锈钢，钴铬合金，工具钢等，所以能够应用在航空领域（比如带冷却仓的超高效散热片的一体化打印），以及医疗保健领域（比如超复杂形状的金属下颚）等等。
• 选择性激光烧结（SLS）技术
SLS技术由美国德克萨斯州立大学的Carl Deckard博士和Joe Beaman 博士于上世纪八十年代中期研发。后来他们俩成立了DTM公司专门研发SLS机器，2001年DTM公司被3D Systems公司收购。因此SLS技术的代表机型当之无愧的是3D Systems公司的sPro 60SD,60HD,140和230四款机型。
• 直接金属激光烧结（DMLS）技术
DMLS技术由德国EOS公司开发，与SLS和SLM技术原理非常类似 。EOS公司出品的EOSINT M 系列机型也非常类似3D Systems 公司的 sPro 系列机型。M系列能打印铝，钴铬合金，钛，镍合金和钢。
下面这个视频就是采用DMLS技术的EOSINT M270的打印过程演示视频，主要演示金属粉末式如何被激光加热，熔融成为设计工件的其中一层的：
#p#副标题#e#2. 来自Arcam公司的电子束熔融（EBM）技术
EBM技术由来自瑞士的Arcam AB公司研发，于SLS，SLM和DMLS技术不同的是，EBM不是用激光，而是在一个高度真空的打印腔中采用电子束来完成对金属粉末的熔融。由于打印过程在真空中进行，EBM技术更适合打印那些易氧化或或易于和空气中某些元素进行反应的金属，比如钛。另外，EBM采用纯净的合金粉末作为原材料，而不需要像SLS，SLM或DMLS那样在粉末中添加添加剂，因此无需像SLS，SLM和DMLS技术那样在打印后附加加热工序才能获得打印件机械特性。
2013年3月，Arcam公司推出了Q10型3D打印机，是专门为其公司的假肢市场生产的机型，用来替换之前A1型。另外Arcam公司还有专门针对航空市场的A2系列机型（左图），暂无演示视频。
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3. 来自ExOne公司的3D打印金属（粉末床）技术
ExOne的金属打印技术比较神秘，很多细节没有公开。但从打印演示视频和结果看和以上描述的几项技术差不多。经过打印和后续处理步骤后，钢／铜物件被“渗透”，也就是将金属挤压至开孔中，因此密度能达到95％。它们能打印金，damascus patterning,等等。以下是ExOne公司发布的金属3D打印从设计到完成的演示视频：
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4. 激光净形制造（Laser Engineered Net Shaping, LENS）技术
LENS技术由西班牙Sandia国家实验室研发。是一种将高能激光束聚焦在沉积喷头处，从而熔化金属粉末并通过喷头挤出的打印过程。因此LENS技术和前面几种金属打印技术比较后显得非常独特。这项技术除了制作新模型，同时也善于修补和在已有物件上二次添加新部件，因此应用面更加广泛。能打印不锈钢，殷钢，和钛。
采用LENS技术的代表机型是来自Optomec公司的LENS 850R，以下是它的展示视频：
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5. 电子束直接制造（Electron Beam Direct Manufacturing, EBDM )技术
EBDM技术是由美国Sciaky In.公司（美国Phillips Service Industries的子公司）于2009年开发的一种新技术。与之前介绍的电子熔融术（EBM）不同，而Sciaky公司的技术独到之处则在于：它将打印材料直接送进打印头，用电子束在直接在机头熔融并打印材料。所以EBDM技术可以说是一滴一滴的打印金属物品的，其物品制作的精度和质量都非常高，更关键在于它基本不产生任何废料，节省了大量的原材料——考虑到金属的价格，这对降低成本有非常大的作用。
(本文作者为"fangpian3",最初发表于fangpian3.com,该网站现与魔猴网合并为同一网站)
本文提到的3D打印材料简介
具有良好的生物兼容性，适合做义齿等植入物
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