浅析金属材料增材制造技术的应用及局限性

2020-05-12 848 上传者：管理员

摘要：金属增材制造技术是一种通过使用36DCAD数据作为数字化源头的金属添加式技术，通过CAD数据导出行业标准格式STL，从而打造出高密度的金属产品。增材制造技术的出现是由于我国的科技水平迅速发展，而金属增材制造技术在当前一斤广泛的应用在3D打印技术行业。通过对于金属材料增材制造技术开展分析和研究，并对于其存在的局限问题进行分析与探讨，希望能够促进金属增材制造技术得到更好的发展。

关键词：
增材制造技术
材料科学
金属材料
限制性
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增材制造技术是一种上世纪八十年代所出现的一种高新技术，该项技术就是通过利用材料堆积法制造实物产品的一项快速成型技术。通过借助数控、激光以及计算机等手段相互作用实现。金属增材制造技术相较于传统的加工模式，能够有效地缩短产品开发时间，同时还可以使复杂结构的产品实现快速的制造。随着我国当前各项技术的飞速发展背景下，金属增材制造技术同样也得到了良好的发展，成为了当前快速成型领域中一项最具发展前景的技术。

1、金属增材制造技术原理

激光金属沉积是通过激光能量融化金属粉末，使融化后的金属粉末生成熔池在基底材料上，并经过激光光斑使其进入熔池，并与粉末凝固后的基底材料进行有机合成，进而通过一步步的堆积，最后成为3D物质实体。除此之外，未来避免基底材料出现氧化，在开展金属增材制造技术的过程中，需要使用一定的化学元素来提高材料的质量，可以在其中添加氦气等。

2、金属增材制造技术的应用

首先，对于传统成形工艺难度较高的零件制作。金属增材制造技术可以在短时间内制作出零部件，而将其应用在传统成形难度高的零件中，是磨具行业随形冷却金属模具的制造，而应用在其中，能够有效地减少模具的设计时间，同时还能够减少人力资源的浪费。其次，将金属增材制造技术应用在高成本材料零件的制作中。金属增材制造技术在对于高成本材料零件的应用领域中，而航空航天领域则是应用最普遍的领域。因为该行业需要使用大量镍基超合金以及钛合金等金属材料，并且这些金属材料具有高性能、难加工的特点。

因此，将其应用在该行业中，能够使研发时间得到有效的缩短，同时还可以提高性能。再次，在快速成形小批量非标件制作中的应用。金属增材制造技术应用在医疗企业的制作领域也同样非常普遍。第一，为患者打印所需求的植入物仿生的结构^[1]。第二，为患者制作针对性的植入手术所需部件。最后，将金属增材制造技术应用在受损、修复难度高的零件制作中。而这一特点同样是应用在航空航天领域中，利用金属增材制造技术能够使用同一材料来修补缺损的部位，并且保障产品经过修复后不会出现性能方面的影响。

3、金属增材制造技术应用行业

3.1 航空航天领域

在该领域如果应用传统制作方式的话，对于经过拓扑优化后的零件却无法进行加工，但是对于该零件采用金属增材制造技术，能够在不影响零件的性能的前提下，并为增材制造与拓扑优化相结合时，处理更为复杂的问题，使用更少成本。

3.2 医疗领域

在医疗领域中应用金属增材制造技术，主要表现在口腔以及植入体的制造方面，而将金属增材制造技术应运用在口腔的治疗中，可以使光斑治疗的精准度得到有效地提高。而医疗行业的骨科治疗需要使用大量的钛合金，因为这一材料能够与人体产生良好的生物相容性，并且该材料的表面网状结构可以有效地减轻植入物的重量，使产品更加符合患者的需求。

3.3 汽车工业领域

在汽车工业领域中应用金属增材制造技术的话，能够直接进行制作。并且因为零部件制造需要开模，从而导致成本发生增高，而金属增材制造技术则可以避免这一问题的出现^[2]。该技术应用在汽车领域中的赛车制造十分普遍，能够使复杂零部件的轻量化直接成形。除此之外，在制作高精密度的钻头时，也可以应用金属增材制造技术。

4、金属增材制造技术的局限

当前的金属增材制造技术虽然已经得到了良好的发展没并且已经在众多领域开始使用，但是在某些部分仍旧具有较大的局限性。例如，在材料方面的局限，成型的精准度和质量问题以及成型质量以及成型速度等之间无法同时获得。除此之外，金属增材制造由于价格比较昂贵，所以导致该项技术无法更广泛的普及，并且由于其具有较高的成本费用，因此比较容易出现损失。具体来说，将金属增材制造技术应用在航天领域中，其局限性主要表现为：职能生产其中较小的零部件。

5、结语

总而言之，我国当前对于金属材料增材制造技术十分重视，并且已经将其应用在了众多的领域中，但是相较于发达国家在此领域方面的研究还存在一定的距离。所以，我国仍旧需要对于其加大研究力度，并针对于医学领域以及航空航天领域方面进行针对性研究，同时要学习发达国家在该方面先进的技术，以此来促进我国的金属增材制造技术可以得到更好的发展，使金属增材制造技术能够在未来应用在更多领域中。

参考文献：

[1]胡捷,廖文俊,丁柳柳,等.金属材料在增材制造技术中的研究进展[J].材料导报:纳米与新材料专辑,2014(2):459-462.

[2]杨广宇,汤慧萍,刘楠,等.增材制造技术制备钨材料研究进展[J].热加工工艺,2016(24):16-18.

孙柯楠.金属材料增材制造技术及其存在限制性[J].建材发展导向(上),2020,18(3):80.