10种金属3D打印技术简介

1. FDM和挤出成型

有几种3D打印技术属于挤压技术的范畴。其中之一是熟悉的熔融沉积成型（FDM），它使用由均匀注入金属颗粒的塑料基底制成的长丝。用于印刷金属零件的金属丝必须含有高比例的金属粉末（约80%），并需要经过脱脂、烧结等后处理，去除塑料成分，得到金属零件。市场上的一些桌面FDM 3D打印机可以使用不锈钢（316L,17-4 PH）、铜和钛金属线进行打印。

另一种技术使用金属浓度较高的长丝。以至于它实际上是一个坚固的金属棒，仍然可以加热和挤压。这些材料通常是特定3D打印机所独有的，例如Markforged或Desktop Metal，其成本高于常规FDM，但低于其他金属3D打印方法。

金属挤压的第三种方法（虽然在工业领域有更多）是使用金属颗粒的挤压，它可以是与注射成型相同的材料，因此更便宜，也可以是特制的颗粒。

2. 使用激光的金属粉末床熔融-选择性激光熔化（SLM）

使用高功率激光选择性熔化金属粉末的3D打印机，这种技术占大多数金属3D打印机，通常被称为选择性激光熔化（SLM）或粉末床熔化（PBF）。打印机可以使用“纯”金属材料或合金材料。

SLM 3D打印机使用粉末金属原材料。将金属粉末放入打印仓后，用刮刀或滚筒将金属粉末涂在基材上或搭建平台上，形成薄层。接下来，一个高功率的激光器选择性地将粉末材料熔化成一个切片的图案。然后将构建板降低到一个小层的水平，然后涂布机在表面上再铺上一层新鲜的粉末。打印机不断重复这些步骤，直到有一个完成的部件。

与EBM技术相比，SLM技术可以打印出更好的初始表面光洁度和更高的精度。

3. 金属粉末床用电子束融合-电子束熔融（EBM）

电子束熔化是一种3D打印技术，使用电子束作为能源，主要用于导电金属。所有EBM 3D打印机均由能够发射电子束的能量源、粉末容器、粉末送粉器、粉末再涂层器和加热构建平台组成。需要注意的是，打印过程必须在真空中进行。这是因为电子束中的电子会与气体分子发生碰撞，从而“杀死”电子束。

由于电子束能量较高，EBM可以比SLM更快，产品零件的残余应力也低于SLM。

4. 金属粘结剂喷射

金属粘合剂喷射可以打印具有复杂设计的零件，而不是固体零件，从而产生强度相同但重量明显更轻的零件。粘结剂喷射的多孔性特性也可用于医疗应用中实现更轻的终端零件，如植入物。与其他增材制造工艺一样，粘结剂喷射可以生产具有内部通道和结构的复杂零件，无需焊接，并减少零件数量和重量。重新设计用于粘结剂喷射的金属零件可以大大减少材料的使用和浪费。

总的来说，金属粘结剂喷射零件的材料性能与金属注射成型生产的金属零件相当，金属注射成型是大规模生产金属零件的最广泛使用的制造方法之一。此外，粘结剂喷射的部分表现出较高的表面光滑度，特别是在内部通道。

5. 电弧送丝增材制造（WAAM）

电弧送丝增材制造使用金属丝作为材料，电弧作为能源，很像焊接。电弧熔化金属丝，然后通过机械臂将金属丝一层一层地沉积到成型平台上。与焊接一样，惰性气体用于防止氧化和改善或控制金属的性能。

这个过程逐渐将材料制作成一个完整的三维物体或修复一个现有的物体。无需移除支撑结构，成品零件可通过CNC加工至严格公差，或在必要时进行表面抛光。通常情况下，打印件需要热处理，以消除残余应力。

6. 基于激光的定向能量沉积（DED）

激光定向能量沉积技术用于熔化从喷嘴沉积的金属材料。金属材料可以是粉末或金属丝形式。虽然使用DED技术可以构建完整的部件，但这种技术通常用于恢复或增强现有对象的材料。与数控加工相结合时，可生产出精密的成品零件。

DED系统可能与PBF系统不同，因为所使用的粉末通常尺寸更大，需要更高的能量密度。与PBF系统相比，它具有更快的构建速度。然而，这会导致较差的表面质量，并可能需要额外的加工。通常在PBF系统中使用的支撑结构很少或从未在DED中使用，DED通常使用多轴转台来旋转构建平台以实现不同的功能。DED系统可以在现有部件上进行维修或打印，而不需要粉末床。

7. 基于电子束定向能量沉积（DED）

电子束定向能量沉积使用电子束熔化金属丝（而不是粉末），同时由喷嘴沉积。就像前面提到的WAAM一样，电子束DED以其速度而闻名。与WA AM不同，这些打印机需要真空室。通常情况下，零件被打印成接近净值的形状，然后数控加工成严格的公差。

8. 金属立体光刻技术

金属光刻技术，也称为基于光刻技术的金属制造（LMM），使用光敏树脂和金属粉末的混合物浆料作为原料。这种对光敏感的浆料在光的作用下，一层一层地选择性聚合。金属立体光刻具有优异的表面质量，并且大多是（但不限于）微型3D打印，因此具有极高的细节。

9. 冷喷涂

冷喷是一种以超音速喷射金属粉末而不熔化的制造技术，它产生的热应力很小。自21世纪初以来，它一直被用作涂层工艺，但最近几家公司将冷喷技术用于增材制造，因为它的打印速度比典型的金属3D打印机快约50至100倍。金属层精确到几厘米。

在增材制造中，冷喷被用于快速制造金属替换部件，以及金属部件的现场维修和恢复，如石油和天然气行业的军事设备和机械。恢复的部件，在某些情况下，可以比新的更好。

10. 微纳金属3D打印

有两种方法可以制造微型金属3D打印部件：上文提到的金属立体光刻，以及上文也提到的微纳选择性激光烧结（μSLS），这是一种小规模的激光粉末床熔融技术。也被称为微激光烧结或微激光熔化，这种工业技术使用粉末床和精细激光。