對(duì)于一些采用傳統(tǒng)工藝難以成形、性能要求高及使用工況特殊的金屬零部件產(chǎn)品，通常也具備較高的技術(shù)成本價(jià)值，目前已開(kāi)始采用3D打印直接制造的方式開(kāi)發(fā)并生產(chǎn)。得益于精密數(shù)控加工技術(shù)、激光器技術(shù)和高速振鏡技術(shù)的協(xié)同進(jìn)步，采用激光、電子束、電弧等高能束熔化金屬粉材、線材的方式，可直接按照產(chǎn)品的設(shè)計(jì)三維圖紙生產(chǎn)出兼顧復(fù)雜形狀和高性能的金屬零件產(chǎn)品。

目前已獲得實(shí)際應(yīng)用的直接制造金屬零部件3D打印技術(shù)包括激光立體成形技術(shù)（LDM）、選擇性激光熔化技術(shù)（SLM）、選擇性電子束熔化技術(shù)（SEBM）等，產(chǎn)品材質(zhì)范圍涵蓋鈦合金、高溫合金、有色合金、高強(qiáng)鋼等系列牌號(hào)。其中，激光立體成形技術(shù)采用了光束同步送粉的方式，逐點(diǎn)快速熔化堆積金屬粉材，可制作大型的金屬零部件產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)對(duì)此項(xiàng)技術(shù)的研究和應(yīng)用等同、甚至部分超越國(guó)外技術(shù)水平。西北工業(yè)大學(xué)黃衛(wèi)東教授團(tuán)隊(duì)基于自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和設(shè)備開(kāi)發(fā)出了鈦合金中央翼緣條制件，最大尺寸3.07m，最大變形量小于0.8mm，已成功應(yīng)用于C919客機(jī)樣機(jī)測(cè)試階段，綜合評(píng)價(jià)達(dá)到了鍛件的力學(xué)性能、疲勞強(qiáng)度和斷裂韌性等要求，且力學(xué)性能一致性水平遠(yuǎn)高于美國(guó)波音公司制造施工標(biāo)準(zhǔn)；AirBus公司與西北工業(yè)大學(xué)簽署合作協(xié)議，以期望開(kāi)展對(duì)激光立體成形技術(shù)制造大型鈦合金構(gòu)件的系統(tǒng)論證工作；目前GE公司正在依托西北工業(yè)大學(xué)進(jìn)行復(fù)合材料寬弦風(fēng)扇葉片鈦合金和高溫合金進(jìn)氣邊激光立體成形工藝方案的優(yōu)化和驗(yàn)證工作。北京航空航天大學(xué)王華明院士團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)研究了飛機(jī)大型鈦合金結(jié)構(gòu)件激光立體成形技術(shù)，2013年展出的鈦合金主承力加強(qiáng)框相比鍛造成形的材料利用率提高5倍，制造周期縮短2／3，制造成本降低1／2，多種型號(hào)產(chǎn)品已在多個(gè)國(guó)產(chǎn)軍用機(jī)型中獲得應(yīng)用。

選區(qū)激光熔化和選區(qū)電子束熔化是通過(guò)能量束來(lái)熔化粉床的層面區(qū)域，實(shí)現(xiàn)金屬粉末的逐層熔化—凝固成形的技術(shù)，適用于小型、復(fù)雜結(jié)構(gòu)金屬零部件產(chǎn)品的直接制造。在選取激光熔化技術(shù)方面，德國(guó)EOS公司、ConceptLaser公司、SLMSolution公司在技術(shù)應(yīng)用和設(shè)備開(kāi)發(fā)方面處于世界領(lǐng)先地位；在國(guó)內(nèi)，華中科技大學(xué)曾曉雁團(tuán)隊(duì)通過(guò)自主開(kāi)發(fā)的技術(shù)和裝備首先開(kāi)創(chuàng)了航天金屬零部件應(yīng)用選區(qū)激光熔化技術(shù)的先例，西北工業(yè)大學(xué)相繼開(kāi)展了選區(qū)激光燒結(jié)設(shè)備和核心技術(shù)開(kāi)發(fā)工作，并孵化成立了西安鉑力特增材技術(shù)股份有限公司，目前已發(fā)展成為國(guó)內(nèi)最大的金屬增材制造綜合性服務(wù)企業(yè)，各型設(shè)備的綜合性能指標(biāo)接近德國(guó)EOS設(shè)備水平，并實(shí)現(xiàn)了向歐洲航空制造企業(yè)的多臺(tái)套銷(xiāo)售，產(chǎn)品服務(wù)范圍涉及航空、航天、教育、醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域。在選區(qū)電子束熔化方面，瑞典Arcam公司是技術(shù)裝備領(lǐng)先者，國(guó)內(nèi)西北有色金屬研究院已購(gòu)置其設(shè)備并開(kāi)展了相關(guān)成形技術(shù)研究工作。

直接制造金屬零部件的3D打印技術(shù)，充分發(fā)揮了金屬熔體在遠(yuǎn)離平衡態(tài)凝固過(guò)程中晶粒細(xì)化、溶質(zhì)偏析傾向小的作用，可獲得細(xì)密均勻的基體組織，并使金屬零部件呈現(xiàn)出良好的力學(xué)性能；此外，現(xiàn)代結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念中的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)、拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)可以通過(guò)3D打印的自由成形能力得到充分發(fā)揮，極大提高金屬制件的輕量化水平。這些優(yōu)勢(shì)的協(xié)同作用為3D打印的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，已在航空、航天等高端裝備的極致輕量化和高可靠性部件上獲得了大量應(yīng)用，此外，隨金屬粉材牌號(hào)、規(guī)格的不斷擴(kuò)展和設(shè)備核心器件的價(jià)格持續(xù)降低，直接制造金屬零部件3D打印技術(shù)的應(yīng)用成本正在趨近于合理的區(qū)間。軌道交通、船舶等民用高端裝備產(chǎn)品具備與航空、航天產(chǎn)品相似的批量特點(diǎn)，并包含自身特有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和輕量化、安全性指標(biāo)需求，將會(huì)為選擇性激光熔化技術(shù)、激光立體成形技術(shù)提供新的應(yīng)用空間。

本文鏈接：http://91840.cn/Read/1034.html 轉(zhuǎn)載需授權(quán)！