杭州3D打印介绍EBM金属3D打印技术
金属3D打印技术
低温是其最大技术优势，整个打印过程的初始温度是150°C，焊接过
程中摩擦和塑性变形的产热可使局部温度达到200°C左右，
UAM技术可将多种金属材料连接在一起，还可以将传感器、合金纤维
等那些对温度敏感的低熔点材料或电子器件嵌入其中。
大尺寸。除了低温，该技术还拥有优于其他金属打印技术的工件尺寸，
用UAM打印工件的尺寸最大可达6x6x3英尺，且加工出来的工件表面光洁
3D
XX大学 增材制造学院
金属3D打印技术
Metal 3D printing technology
XXX
目录
CONTENTS
01 / 概述 02 / 粉末床熔合工艺 03 / 材料喷射工艺 04 / 直接能量沉积工艺 05 / 材料挤压工艺 06 / 其它成型工艺
1
PART ONE
概述
金属3D打印
工艺分类
金属3D打印技术主要有4类
粉末床熔合
直接金属激光烧结 DMLS 选择性激光熔化SLM 电子束熔化EBM
材料喷射
纳米颗粒喷射NPJ 粘结剂喷射BJ 立体喷墨打印3DP
直接能量沉积
激光近净成型LENS 电子束增材制造EBAM
材料挤压
熔融沉积FDM 熔丝制造FFF
2
PART ONE
粉末床熔合工艺
有较快的成型速度和较高的表面质量。
超声波固结 UAM 通过频率高达20,000Hz的超声波施加在金属片上，借助超声波的振
荡能量使两个需焊接的表面摩擦，构成分子层间的熔合，然后以同样的原 理逐层连续地焊接金属片，并同时通过机械加工来实现精细的三维形状， 从而形成坚实的金属物体。
超声波固结 UAM
AM的技术优势
冷喷涂金属打印（Cold Spray Metal Printing） 澳大利亚SPEE3D公司的超音速3D沉积技术
使用3D打印技术进行金属制品制造的详细教程
使用3D打印技术进行金属制品制造的详细教程随着科技的不断进步，3D打印技术在制造业领域中扮演着重要的角色。
其高度自动化和个性化定制的特点，使得3D打印技术成为金属制品制造的先进方法。
本文将为您详细介绍如何使用3D打印技术进行金属制品制造。
第一步：选择适合的3D打印技术和材料3D打印技术有多种类型，而金属制品制造中常用的主要有粉末床熔化（PBF）和电子束熔化（EBM）技术。
根据您的需求和预算，选择适合的技术。
同时，选择合适的金属材料，如不锈钢、钛合金或铝合金等。
第二步：设计3D模型并准备文件使用计算机辅助设计（CAD）软件创建3D模型，并进行必要的调整和修改。
确保设计符合实际制造要求，包括正确的尺寸、支撑结构和适当的表面质量。
一旦设计完成，将模型转换为可供3D打印机读取的文件格式，如.STL或.OBJ文件。
第三步：设置3D打印机参数根据所选择的3D打印技术和材料，设置3D打印机参数。
这包括打印层厚、填充密度、打印速度和温度等。
确保参数设置合理，以获得所需的制品质量和性能。
第四步：进行3D打印将准备好的文件导入3D打印机，并确保打印平台和喷嘴清洁。
根据需要，可以使用支撑结构来增加模型的稳定性和减少变形风险。
启动3D打印机并开始打印。
监控打印过程，以确保一切正常运行。
根据所选择的3D打印技术，可能需要耐心等待几个小时或几天。
第五步：后处理一旦3D打印完成，需要进行后处理步骤来获得最终的制品。
后处理通常包括以下几个步骤：1. 支撑结构去除：使用适当的工具将打印制品上的支撑结构去除。
小心操作，以避免损坏制品。
2. 精细加工：根据需要，可以使用砂纸、打磨机或其他工具对制品进行精细加工，以改善表面质量和细节。
3. 热处理：根据金属材料的要求，进行适当的热处理工艺，以提高制品的机械性能和耐腐蚀性能。
4. 表面处理：如果需要，可以对制品进行表面处理，如喷涂、抛光或阳极氧化等，以增加外观和保护制品。
第六步：质量检验完成后处理后，进行质量检验以确保制品符合要求。
金属3d打印的原理及应用
金属3D打印的原理及应用1. 引言随着科技的不断发展，3D打印技术在近年来取得了巨大的突破和进步。
3D打印已经广泛应用于多个领域，其中金属3D打印是其中的一项重要技术。
本文将介绍金属3D打印的原理以及其应用。
2. 金属3D打印的原理金属3D打印技术是一种通过逐层堆积金属粉末，并通过激光熔化或电子束熔化的方式将金属粉末融化，以实现金属零件的制造的一种先进制造技术。
金属3D打印通常包括以下几个步骤：2.1 设计模型在金属3D打印之前，首先需要将待打印的金属零件进行3D建模，并通过计算机辅助设计（CAD）软件生成相应的模型文件。
2.2 制备金属粉末金属3D打印所需的原材料是金属粉末，通常是通过粉末冶金技术制备的。
金属粉末的制备需要考虑其物理化学性质以及流动性等因素。
2.3 打印过程金属3D打印机将金属粉末均匀地铺在工作台上，并根据预定的路径通过激光或电子束的方式将粉末热源熔化，然后在制造平台上逐层堆积。
这一过程会重复多次，直到最终形成完整的金属零件。
2.4 后处理打印完成后，金属零件需要进行后处理。
后处理的步骤通常包括去除不必要的支撑结构、清洁和表面处理等。
这些步骤有助于提高金属零件的精度和表面质量。
3. 金属3D打印的应用金属3D打印技术具有许多应用领域。
以下是一些主要的应用领域的列点介绍：•航空航天：金属3D打印为航空航天领域提供了更高的设计自由度和制造效率。
通过3D打印，可以制造复杂形状的涡轮叶片、燃烧室等零部件，提高发动机的效率和性能。
•汽车制造：金属3D打印可以用于汽车零件的制造，如发动机零件、底盘部件等。
由于3D打印技术可以实现复杂结构的制造，因此可以减轻零件的重量，提高汽车的燃油效率。
•医疗领域：金属3D打印在医疗领域的应用非常广泛。
它可以用于制造个性化的金属植入物，如人工关节、牙齿种植体等。
这种定制化的制造方式可以提高治疗效果，减少手术时间和恢复期。
•工业制造：金属3D打印可以用于制造工业零部件，如模具、工装夹具等。
3D打印 (简介、原理及技术)
3D打印(简介、原理及技术)简介3D打印（英语：3D printing），属于快速成形技术(rapid prototyping)的一种，它是一种数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层堆叠累积的方式来构造物体的技术（即“積層造形法”）。
过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造。
特别是一些高价值应用（比如髋关节或牙齿，或一些飞机零部件）已经有使用这种技术打印而成的零部件，意味着“3D打印”这项技术的普及。
该技术在珠宝，鞋类，工業設計，建築，工程和施工（AEC），汽車，航空航天，牙科和医疗产业，教育，地理信息系统，土木工程，槍枝以及其他领域都有所应用。
3D创平常方法难以达到的结构3D打印枪械3D打印汽车模型原理1. 三维设计3D打印的设计过程是：先通过计算机辅助设计（CAD）或计算机动画建模软件建模，再将建成的三维模型“分割”成逐层的截面，从而指导打印机逐层打印。
设计软件和打印机之间协作的标准文件格式是STL文件格式。
一个STL文件使用三角面来大致模拟物体的表面。
三角面越小其生成的表面分辨率越高。
PLY 是一种通过扫描来产生三维文件的扫描器，其生成的VRML或者WRL文件经常被用作全彩打印的输入文件。
2. 打印过程打印机通过读取文件中的横截面信息，用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来，再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。
这种技术的特点在于其几乎可以造出任何形状的物品。
打印机打出的截面的厚度（即Z方向）以及平面方向即X-Y方向的分辨率是以dpi（像素每英寸）或者微米来计算的。
一般的厚度为100微米，即0.1毫米，也有部分打印机如Objet Connex系列还有3D Systems' ProJet系列可以打印出16微米薄的一层。
而平面方向则可以打印出跟激光打印机相近的分辨率。
打印出来的“墨水滴”的直径通常为50到100个微米。
金属3D打印技术及其专用粉末特征与应用
在航空航天领域，由于零件多为大型薄壁结构，采用传统加工方法制造难度 大、成本高。金属3D打印技术的出现，使得制造这样的零件成为可能。通过采用 合适的材料和工艺，可以大幅降低制造成本，提高生产效率。
2、医疗领域：个性化定制与仿 生制造
在医疗领域，金属3D打印技术主要用于个性化定制与仿生制造。例如，通过 扫描患者术后的CT或MRI数据，可以精确地还原出患者的骨骼结构，为患者提供 定制化的义肢和植入物。此外，金属3D打印技术还可以用于制造仿生器官，如肝 脏、肾脏等，为器官移植提供了新的来源。
3、粉末强度：金属3D打印成型的零件通常需要进行后处理，如热处理、机 加工等。因此，要求专用粉末具有较高的热稳定性、抗氧化性及抗疲劳性等，以 保证零件的最终性能。
参考内容
引言
随着科技的不断发展，3D打印技术已经广泛应用于各个领域。在材料科学领 域，金属陶瓷粉末作为一种重要的材料，其3D打印技术的发展备受。金属陶瓷粉 末3D打印技术不仅在制造复杂形状和结构方面具有显著优势，而且在航空航天、 医疗、汽车等领域具有
1、材料创新：开发新的金属陶瓷粉末材料，以满足不同领域的需求，提高 打印产品的性能。
2、工艺优化：进一步优化打印工艺，提高打印速度和质量，降低生产成本。
3、智能制造：结合人工智能、大数据等先进技术，实现金属陶瓷粉末3D打 印的智能化生产，提高生产效率。
4、环保和可持续发展：注重环保和可持续发展，利用金属陶瓷粉末3D打 技术促进循环经济和绿色制造的发展。
四、金属3D打印技术的未来发展 趋势
随着技术的不断进步，金属3D打印技术的应用领域将进一步拓宽。未来，我 们可以预见到这一技术在以下几个方面的应用：
1、拓展到其他产业领域：除了航空航天、医疗和汽车制造等领域，金属3D 打印技术还将拓展到其他产业领域，如石油化工、电力等。
3D打印技术的种类
3D打印技术的种类3D打印技术是一种现代化的制造技术，由于它在材料、形状、尺寸和快速生产等方面的优势，越来越受到人们的关注。
3D打印技术有许多不同的类型，以适应各种不同的制造需求。
1.熔融沉积（FDM）熔融沉积（FDM）是最常见的3D打印技术之一。
它使用塑料材料，将其加热至熔点状态，并通过喷嘴注射到3D打印机的构建平台上，以形成物体。
FDM技术不仅快速并且容易使用，还可用于打印复杂的3D模型。
2.光固化（SLA）光固化（SLA）是一种精细的3D打印技术，其使用光敏树脂材料。
通过使用激光或紫外线在树脂上进行扫描，可以固化形状并在构建台上打印3D实物。
SLA技术在制造超细精度的单一零件方面非常有用。
3.选择性激光烧结（SLS）选择性激光烧结（SLS）是一种使用粉末材料的3D打印技术。
它将辊筒中的材料粉末加热到熔点状态。
然后，使用激光将粉末烧结在构建台上，以形成3D模型。
SLS技术非常适合打印复杂的模型和零件，特别是在现场制造需要重量和强度的部件时非常有用。
4.电子束熔化（EBM）电子束熔化（EBM）是一种使用多孔粉末材料的3D打印技术。
这种技术使用电子束加热粉末，使其融化在构建平台上。
EBM技术可用于制造金属零件以及其他需要高强度和坚固的产品。
多光束激光熔化（MBD）是一种非常快速的3D打印技术，可在短时间内生产大量复杂的对象。
它使用多个激光束来同时扫描构建平台，并将光敏树脂材料固化成3D实物。
MBD技术非常适合在快速生产和生产中使用。
6.投影微型立体成形（PμSL）投影微型立体成形（PμSL）是一种精细的3D打印技术，其使用高分辨率的光学系统，将光束投射到树脂上，以形成3D模型。
PμSL技术非常适用于打印复杂的小零件和细节。
这些3D打印技术是绝佳的选择，以适应不同的制造需求，从小型零件到大型建筑等等。
它们将在未来继续发展，并为制造业带来新的创新和进行性的进步。
金属3D打印技术
钛合金的强度和耐腐蚀性能使其成为海洋工程、 石油和化工等领域的理想选择。
不锈钢
不锈钢是一种具有优良耐腐蚀 性和高强度的金属材料，广泛 应用于建筑、装饰和工业领域 。
不锈钢在金属3D打印中具有良 好的可塑性和成型性，能够制 造出复杂的结构和部件。
医疗领域
医疗器械
金属3D打印技术可以用于制造医疗器械，如手术器械、牙科植入物等，具有个性化定制和生物相容性的优点。
人体植入物
金属3D打印技术可以用于制造人体植入物，如人工关节、骨骼等，提高患者的康复效果和生活质量。
建筑领域
建筑模型
金属3D打印可以用于制作建筑模型，具有 高精度和复杂结构的优点，有助于建筑设计 方案的优化。
谢谢您的观看
总结词
激光熔化沉积是一种金属3D打印工艺，通过高能激光束将金属粉末熔化并逐层沉积来制造三维物体 。
详细描述
LMD工艺使用激光作为热源，将金属粉末熔化后形成液态金属，随后在基板上逐层沉积并快速冷却固 化，最终形成三维物体。该工艺具有较高的精度和较快的打印速度，适用于生产复杂形状和精细结构 的金属零件。
建筑构件
金属3D打印还可以用于生产建筑构件，如 楼梯、梁等，提高施工效率和降低成本。
其他领域
珠宝首饰
金属3D打印技术可以用于制造珠宝首饰，具有高精度和复杂设计的优点，提高珠宝首 饰的艺术价值和商业价值。
电子产品
金属3D打印可以用于制造电子产品，如电路板、连接器等，具有高集成度和轻量化的 优势。
THANKS
限制
材料限制
目前金属3D打印可用的 材料种类有限，限制了
其应用范围。
金属3d打印的介绍
金属3D打印是一种采用三维（3D）打印技术，以金属粉末、金属丝或塑料为原料，通过累积粘接、熔融沉积等技术，逐层堆积成最终产品的一种制造方法。
金属3D打印具有许多优势，如设计灵活、制造速度快、个性化程度高、节省材料和成本等。
它是一种创新制造技术，已广泛应用于航空航天、医疗、汽车和消费电子等众多领域。
首先，让我们了解金属3D打印的制造原理。
它采用了与传统的二维打印（例如打印纸张或塑料模型）类似的原理，但使用的是金属粉末、金属丝或塑料为原料，并利用3D打印技术实现三维产品的制造。
通过层层堆积，打印出最终的产品。
这种方法可以精确地制造复杂的三维结构，并且可以根据设计者的原始设计进行优化。
金属3D打印的应用领域非常广泛。
在航空航天领域，金属3D打印被用于制造零部件，这些零部件传统生产方法难以制造或成本高昂。
在医疗行业，金属3D打印被用于定制假肢、牙科植入物和个性化药物传递系统。
在汽车行业，金属3D打印可以帮助减少生产过程中的浪费，提高生产效率。
此外，金属3D打印还在消费品领域得到广泛应用，例如制造个性化定制的玩具、工具和艺术品。
与传统的制造方法相比，金属3D打印具有许多优势。
首先，它可以实现高度个性化的产品，这意味着可以根据每个人的需求和偏好进行定制。
其次，由于减少了传统生产中的切割和打磨等步骤，因此可以节省材料和成本。
此外，由于可以快速原型制作和直接生产最终产品，因此可以提高生产效率。
最后，金属3D打印可以减少废料和能源消耗，从而有助于环保。
然而，金属3D打印也存在一些挑战和限制。
首先，目前市场上的金属3D打印技术主要适用于某些特定类型的金属材料，如不锈钢、铝合金等，对于其他材料和复杂结构的应用仍存在局限性。
其次，金属3D打印的生产成本相对较高，尤其是在大规模生产的情况下。
此外，金属3D打印的制造成本和精度也受到技术本身的限制。
总的来说，金属3D打印是一种具有巨大潜力的创新制造技术。
虽然目前仍存在一些挑战和限制，但随着技术的不断发展和应用领域的扩大，预计金属3D打印将在未来发挥越来越重要的作用。
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杭州3D打印介绍EBM金属3D打印技术1994年瑞典ARCAM 公司申请的一份专利，所开发的技术称为电子束熔化成形技术（Electron Beam Melting），ARCAM公司也是世界上第一家将电子束快速制造商业化的公司，并于2003 年推出第一代设备，此后美国麻省理工学院、美国航空航天局、北京航空制造工程研究所和我国清华大学均开发出了各自的基于电子束的快速制造系统。
美国麻省理工学院开发的电子束实体自由成形技术（Electron Beam Solid Freeform Fabrication，EBSFF）。
EBSFF 技术采用送丝方式供给成形材料前两种利用电子束熔化金属丝材，电子束固定不动，金属丝材通过送丝装置和工作台移动，与激光近形制造技术类似，电子束熔丝沉积快速制造时，影响因素较多，如电子束流、加速电压、聚焦电流、偏摆扫描、工作距离、工件运动速度、送丝速度、送丝方位、送丝角度、丝端距工件的高度、丝材伸出长度等。
这些因素共同作用影响熔积体截面几何参量，确区分单一因素的作用十分困难；瑞典ARCAM 公司与清华大学电子束开发的选区熔化（EBSM）利用电子束熔化铺在工作台面上的金属粉末，与激光选区熔化技术类似，利用电子束实时偏转实现熔化成形，该技术不需要二维运动部件，可以实现金属粉末的快速扫描成形。
电子束选区熔化（EBSM）原理
类似激光选区烧结和激光选区熔化工艺，电子束选区熔化技术（EBSM）是一种采用高能高速的电子束选择性地轰击金属粉末，从而使得粉末材料熔化成形的快速制造技术。
EBSM技术的工艺过程为：先在铺粉平面上铺展一层粉末；然后，电子束在计算机的控制下按照截面轮廓的信息进行有选择的熔化，金属粉末在电子束的轰击下被熔化在一起，并与下
面已成形的部分粘接，层层堆积，直至整个零件全部熔化完成；最后，去除多余的粉末便得到所需的三维产品。
上位机的实时扫描信号经数模转换及功率放大后传递给偏转线圈，电子束在对应的偏转电压产生的磁场作用下偏转，达到选择性熔化。
经过十几年的研究发现对于一些工艺参数如电子束电流、聚焦电流、作用时间、粉末厚度、加速电压、扫描方式进行正交实验。
作用时间对成型影响最大。
电子束选区熔化的优势
电子束直接金属成形技术采用高能电子束作为加工热源，扫描成形可通过操纵磁偏转线圈进行，没有机械惯性，且电子束具有的真空环境还可避免金属粉末在液相烧结或熔化过程中被氧化。
电子束与激光相比，具有能量利用率高、作用深度大、材料吸收率高、稳定及运行维护成本低等优点。
EBM技术优点是成型过程效率高，零件变形小，成型过程不需要金属支撑，微观组织更致密等电子束的偏转聚焦控制更加快速、灵敏。
激光的偏转需要使用振镜，在激光进行高速扫描时振镜的转速很高。
在激光功率较大时，振镜需要更复杂的冷却系统，而振镜的重量也显著增加。
因而在使用较大功率扫描时，激光的扫描速度将受到限制。
在扫描较大成形范围时，激光的焦距也很难快速的改变。
电子束的偏转和聚焦利用磁场完成，可以通过改变电信号的强度和方向快速灵敏的控制电子束的偏转量和聚焦长度。
电子束偏转聚焦系统不会被金属蒸镀干扰。
用激光和电子束熔化金属的时候，金属蒸汽会弥散在整个成形空间，并在接触的任何物体表面镀上金属薄膜。
电子束偏转聚焦都是在磁场中完成，因而不会受到金属蒸镀的影响；激光器振镜等光学器件则容易受到蒸镀污染。
电子束选区熔化的主要问题
真空室抽气过程中粉末容易被气流带走，造成真空系统的污染；但其存在一个比较特殊
的问题即粉末溃散现象，其原因是电子束具有较大动能，当高速轰击金属原子使之加热、升温时，电子的部分动能也直接转化为粉末微粒的动能。
当粉末流动性较好时，粉末颗粒会被电子束推开形成溃散现象。
防止炊粉的基本原则是提高粉床的稳定性，克服电子束的推力，主要有四项措施：降低粉末的流动性，对粉末进行预热，对成型底板进行预热，优化电子束扫描方式。
因此，粉末材料一直很难成为真空电子束设备的加工对象，工艺参数方面的研究更是鲜有报导。
针对粉末在电子束作用下容易溃散的现象，提不同粉末体系所能承受的电子束域值电流（溃散电流）和电子束扫描域值速度（溃散速度）判据，并在此基础上研究出混合粉末；EBM技术成型室中必须为高真空，才能保证设备正常工作，这使得EBM技术整机复杂度提高。
还因在真空度下粉末容易扬起而造成系统污染。
此外，EBM技术需要将系统预热到800℃以上，使得粉末在成型室内预先烧结固化在一起，高预热温度对系统的整体结构提出非常高的要求，加工结束后零件需要在真空成型室中冷却相当长一段时间，降低了零件的生产效率。
电子束无法比较难像激光束一样聚焦出细微的光斑因此成型件难以达到较高的尺寸精度。
因此，对于精密或有细微结构的功能件，电子束选区熔化成型技术是难以直接制造出来的。
电子束偏转误差。
EBSM系统采用磁偏转线圈产生磁场，使电子偏转。
由于偏转的非线性以及磁场的非均匀性，电子束在大范围扫描时会出现枕形失真。
大偏角时的散焦。
EBSM 系统采用聚焦线圈使电子束聚焦。
若聚焦线圈中的电流恒定，电子束的聚焦面为球面，而电子束在平面上扫描。
因此，电子束在不偏转时聚焦，而在大角度偏转时出现散焦。
国内外研究状况
从2003 年推出第一台设备S12 至今，ARCAM 推出了三款成形设备。
在新一代成
形设备A1、A2成形设备中，成形零件的最大尺寸和精度都有较大的提高，并且在成形零件的冷却中实现了自动冷却。
在成形和冷却的过程中在真空室充入一定压强的氦气，可以加速成形后的冷却速率，同时保持更低的氧含量。
A1、A2 设备的应用领域也更加明确，A1 主要用来成形骨骼植入物，成形材料也主要为钛、钴合金；A2 主要用于成形航天航空领域和国防领域需要的零件，也制作其它领域成形复杂度高的小批量金属件。
ARCAM 采用最新生产的A1 和A2 设备，生产了大量精度和强度更加优良的零件，其中利用A1 生产的合金骨骼早已通过了CE 认证，迄今在欧洲大陆已经造福超过10，000 名患者，在2011 年初也通过了美国FDA 的认证。
利用A2 生产的航空和国防领域的产品也取得了显著的成果，除了具有以上所说的表面光滑，可加工复杂形状，还将原材料到最终产品质量的比率由15～20 降到了约为1，大大的降低了成本。
美国NASA Langley Research Center、Sciaky 公司、Lockheed Martin 公司等研究单位针对航空航天钛合金、铝合金结构开展了大量研究，最大成型速度达到了3500cm3／h，较之其它的金属快速成型技术，效率提高了数十倍。
利用该项技术完成了F －22 上钛合金支座的直接制造，该零件成功通过了两个周期的最大载荷全谱疲劳测试，并未发现永久变形。
在国内清华大学机械系独立的开发了电子束选区熔化设备，在2004 年推出第一台电子束选区熔化成形设备EBSM150，并于2008 年升级到第二代设备EBSM250，成形零件最大尺寸增大至230mm×230mm×250mm。
该课题组使用自行开发的设备，对电子束选区熔化工艺的多个关键问题进行了深入的研究，在近十年的时间内，做了大量研发工作，包括成形控制系统开发、粉末预热工艺、扫描路径规划、成形件的机械性能等。