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解锁 3D 打印的未来:趋势、创新和预测
3D打印、增材制造的概念已经远远超出了早期作为一种原型制作工具的发展。如今,它站在工业创新的前沿,改变了产品的设计、制造和交付方式。从创建塑料原型到打印功能性金属、陶瓷和生物物体的飞跃不仅反映了技术进步,还反映了对效率、定制和可持续性不断增长的需求。
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增材制造技术在航空航天领域的应用与发展
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增材制造(Additive Manufacturing,AM),又称3D打印,是一种基于三维数据文件,通过逐层添加材料来制造部件的先进制造技术。而增材制造粉末则是这一技术的核心材料,它如同“魔法粉末”一般,赋予了增材制造技术无限可能。
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增材制造对SiC基陶瓷的影响
增材制造(通常被称为3D打印)为碳化硅(SiC)基陶瓷这一高性能材料的制造与应用带来了革命性的变化。它通过逐层堆积材料的方式,从根本上突破了传统制造方法在成形复杂结构方面的局限,正在推动SiC陶瓷从制造简单零件向制造高度复杂、定制化的高性能构件发展。
从粉末到丝材——材料形态如何影响金属 3D 打印的效率与精度?
提到金属 3D 打印,很多人的第一反应,往往是激光在粉末床上快速扫描,一层层“烧”出一个金属零件。这个印象并没有错,但如果只用“粉末”来概括金属增材制造,其实有些过于单一。
就像不能只用“拍照”来定义智能手机一样,材料形态在很大程度上,决定了金属增材制造能做到什么、适合做什么。
在实际科研与工程服务中,我们发现:
有的项目追求极高的精度与致密度
有的项目更关注效率与成本
还有的只是希望快速完成结构验证或零件修复
不同目标,对应的材料形态,往往是完全不同的选择。
高精度与复杂结构的首选 在当前金属增材制造应用中,金属粉末依然是使用最广泛的材料形态之一,尤其在航空航天、医疗器械等对精度和内部质量要求极高的领域。 以粉末床熔融(PBF)为代表的工艺,具备以下显著优势: 可实现高尺寸精度与高致密度 适合制造复杂内腔与晶格结构 成形稳定性高,工艺成熟 正因如此,发动机结构件、轻量化支架、个性化医疗植入体等高端应用,往往优先选择粉末路线。 但与此同时,粉末材料也存在客观限制: 成本较高,尤其是钛合金、镍基高温合金等 对存储与环境要求严格 设备与工艺系统相对复杂 因此,粉末并非“万能解”,而是为高要求场景服务的专业工具。

效率与工程实用性的平衡点
近年来,在工业维修、结构补强和大尺寸零部件制造中,丝材增材制造正受到越来越多关注。 以送丝激光定向能量沉积(DED)等工艺为例,其优势主要体现在: 材料利用率高,浪费少 成形效率高,适合大尺寸构件 工艺过程相对稳定,成本可控 在实际工程场景中,丝材技术常被用于: 关键零部件的快速修复 大型结构件的近净成形 对精度要求适中、后续机加工配合的零件制造 当目标不再是“微米级精度”,而是“够用、可靠、高效”时,丝材往往是更理性的选择。

面向难熔金属的特殊路径
在部分高能束工艺(如电子束、等离子弧增材制造)中,金属棒材也是重要的材料形态之一。 这类工艺通常用于: 难熔金属(如钨、钽、铌等) 超高温或极端服役环境需求 与粉末或丝材相比,棒材形态在这些材料体系中,往往具备更好的稳定性和可控性,能够满足特殊领域对材料纯净度和成形可靠性的要求。
服务于低成本与快速验证
除了上述主流形态,在科研与工程实践中,还有一些更具针对性的材料路线。 1️⃣ 金属片材 通过层叠、连接金属片材实现近似成形,常见于: 快速制模 工艺验证阶段 成本高度敏感的应用场景 这种方式并非追求极致性能,而是强调速度与成本优势。 2️⃣ 金属浆料 金属浆料可理解为“可打印的金属混合物”,通过挤出成形后再进行烧结,常用于: 教学与科研实验 样件制作 工艺验证与设计评估 虽然在强度和精度上存在一定限制,但在非承载或探索性应用中,具有不可替代的价值。

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