對(duì)于結(jié)構(gòu)工程師來(lái)說(shuō)，金屬打印方便快捷，能夠快速的打印出產(chǎn)品原型，但同時(shí)也要注意一些問(wèn)題，下面金屬3d打印廠家精速三維來(lái)給大家講解下，金屬3d打印注意事項(xiàng)：

1.表面光潔度

在金屬3D打印件放置陳列室或用于發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室前，它已經(jīng)經(jīng)歷了大量類(lèi)似CNC加工、噴丸或噴砂后處理工藝，因?yàn)?D打印出來(lái)的金屬件表面是凹凸不平的。

　 EBM工藝3D打印Ti-6Al-4V鈦合金支架機(jī)加工前后

受工藝本性的影響，直接能量沉積法生產(chǎn)的是接近最終形狀的零件，它必須進(jìn)行CNC處理以滿足相應(yīng)規(guī)格要求。粉末床熔融方式生產(chǎn)的零件更接近其最終形狀，但是其表面依然粗糙。為提高表面光潔度，可采用更細(xì)的粉末、更小的層厚。但這種方式會(huì)提高材料成本，故需要在表面光潔度和成本間取平衡。由于所有的粉末床熔融工藝生產(chǎn)的零件都需要進(jìn)行后處理以達(dá)到相應(yīng)規(guī)格，有時(shí)采用粒徑較粗的粉末可以降低成本。由于不管零件表面如何粗糙，零件都可以采用不同等級(jí)的后處理操作。這也意味著相對(duì)于金屬3D打印可能出現(xiàn)的其他問(wèn)題，表面光潔度沒(méi)那么重要。

2.孔隙

零件3D打印過(guò)程中，內(nèi)部非常小的孔穴會(huì)形成孔隙，這可由3D打印工藝本身或者粉末引起。這些微孔會(huì)降低零件的整體密度，導(dǎo)致裂紋和疲勞問(wèn)題的出現(xiàn)。

光學(xué)顯微鏡結(jié)果比較了工藝引起的熔融不完全孔隙和粉末原料帶來(lái)的孔隙，該結(jié)果來(lái)自一項(xiàng)名為“The Metallurgy and Processing Science of Metal Additive Manufacturing”的研究。在霧化制粉過(guò)程中，氣泡可能在粉末的內(nèi)部形成，它將轉(zhuǎn)移到最終的零件中。由于這個(gè)原因，有必要從優(yōu)秀供應(yīng)商手中采購(gòu)材料。

3.密度

零件的致密度與孔隙量成反比。零件氣孔越多，密度越低，在受力環(huán)境下越容易出現(xiàn)疲勞或者裂紋。對(duì)于關(guān)鍵性應(yīng)用，零件的致密度需要達(dá)到99%以上。良好的粉末流動(dòng)性對(duì)于確保鋪粉的平整度、密度非常必要。正與你所想的那樣，它會(huì)影響到產(chǎn)品的孔隙量和致密度。粉末堆積密度越大，零件孔隙量越低，致密度越高。在金屬3D打印中，殘余應(yīng)力由冷熱變化、膨脹收縮過(guò)程引起。當(dāng)殘余應(yīng)力超過(guò)材料或者基板的拉伸強(qiáng)度，將有缺陷產(chǎn)生，如零件有裂紋或者基板翹曲。

殘余應(yīng)力在零件和基板的連接處最為集中，零件中心位置有較大壓應(yīng)力，邊緣處有較大拉應(yīng)力。可以通過(guò)添加支撐結(jié)構(gòu)來(lái)降低殘余應(yīng)力，因?yàn)樗鼈儽葐为?dú)的基板溫度更高。一旦零件從基板上取下來(lái)，殘余應(yīng)力會(huì)被釋放，但這個(gè)過(guò)程中零件可能會(huì)變形。

4.裂紋

除了零件內(nèi)部孔隙會(huì)產(chǎn)生裂紋外，熔融金屬凝固或某片區(qū)域進(jìn)一步加熱也會(huì)出現(xiàn)裂紋。如果熱源功率太大，冷卻過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力。

粉末床熔融工藝中應(yīng)力導(dǎo)致斷裂

分層現(xiàn)象有可能會(huì)出現(xiàn)，導(dǎo)致層間發(fā)生斷裂。這可能是粉末熔化不充分或熔池下面若干層重熔引起的。有些裂紋可以通過(guò)后期處理來(lái)修復(fù)，但分層無(wú)法通過(guò)后處理解決。相應(yīng)地，可采取加熱基板的方式來(lái)減少這個(gè)問(wèn)題的出現(xiàn)。由于裂紋在零部件使用過(guò)程中出現(xiàn)，比如在疲勞載荷下。調(diào)整3D打印工藝參數(shù)可以很大程度上控制這些缺陷。需要注意的一點(diǎn)是，在制造零件過(guò)程中你沒(méi)必要消除所有孔隙或者缺陷。重要的是你知道什么孔隙或者缺陷可能會(huì)存在。如果你能很預(yù)判這些，工程師在設(shè)計(jì)時(shí)可以把這些因素考慮進(jìn)去，仍然能制造出可靠、安全的零件。”

5.翹曲

為了確保打印任務(wù)能順利開(kāi)始，打印的第一層熔融在基板上。當(dāng)打印完成后，通過(guò)CNC加工使零件從基板上分離。然而，如果基板熱應(yīng)力超過(guò)了其強(qiáng)度，基板會(huì)發(fā)生翹曲，最終會(huì)導(dǎo)致零件發(fā)生翹曲，會(huì)有致使刮刀撞到零件的風(fēng)險(xiǎn)。

在打印過(guò)程中你需要面對(duì)多個(gè)熱因素，即使你的產(chǎn)品非常厚，也會(huì)因此產(chǎn)生附加應(yīng)力”。打印過(guò)程有多個(gè)快速變化狀態(tài)。有些時(shí)候會(huì)導(dǎo)致零件從支撐脫離。也有可能支撐足夠多，會(huì)對(duì)平臺(tái)產(chǎn)生拉力。它可能導(dǎo)致平臺(tái)變形，它不是在你打印時(shí)發(fā)生，但是會(huì)發(fā)生在從機(jī)器取出平臺(tái)或進(jìn)行后續(xù)加工階段。因此，為了防止翹曲，需要在合適位置添加適量的支撐。如果不對(duì)每個(gè)要打印的零件進(jìn)行反復(fù)嘗試，這些設(shè)置非常難以確定?，F(xiàn)在也有些正在開(kāi)發(fā)的軟件解決方案，比如3DSIM公司的打印預(yù)測(cè)軟件。

當(dāng)對(duì)一個(gè)設(shè)備的工藝有足夠了解后，也可以用Materialise公司的Inspector軟件進(jìn)行金屬3D打印質(zhì)量控制。正如Inspector產(chǎn)品經(jīng)理Vincent Wanhu Yang所說(shuō)：“在Materialise公司，我們注意到需要更精細(xì)的質(zhì)量控制，我們的Inspector軟件可以處理加工過(guò)程照片來(lái)提高使用者對(duì)工藝的認(rèn)知，從而判斷出哪些區(qū)域可能受翹曲影響。通過(guò)分析根本原因和檢測(cè)矢量，用戶可以判斷支撐是否缺乏，是什么導(dǎo)致變形。理解加工過(guò)程對(duì)下一次金屬3D打印的順利進(jìn)行非常必要?！?/p>

6.其他問(wèn)題

其他變形，比如膨脹或者球化，也可能出現(xiàn)在金屬3D打印過(guò)程中。膨脹發(fā)生于熔化的金屬超出了粉末的高度。類(lèi)似地，球化為金屬凝固成球形而不是平層。這和熔池的表面張力有關(guān)，它可以通過(guò)控制熔池的長(zhǎng)度-直徑比小于1-2來(lái)減弱。

暴露在氧氣或者潮濕環(huán)境中可能會(huì)導(dǎo)致合金的成分發(fā)生變化。比如，隨著Ti-6Al-4V鈦合金中氧元素增加，鋁元素含量可能會(huì)降低。在粉末重復(fù)使用時(shí)，這一現(xiàn)象尤為常見(jiàn)。重復(fù)使用會(huì)導(dǎo)致粉末球形度降低，流動(dòng)性降低。打印過(guò)程也可能導(dǎo)致合金的成分發(fā)生變化。合金是由多種金屬元素組成，打印時(shí)低熔點(diǎn)元素可能會(huì)蒸發(fā)。對(duì)Ti-6Al-4V這種常用航空鈦合金，Ti比Al元素有更高的熔點(diǎn)，在打印過(guò)程中這種材料的成分可能會(huì)改變。

目前，金屬3打印王國(guó)的邊界仍有待開(kāi)拓，未來(lái)五年將會(huì)發(fā)生重大變化。下一代制造中心的一項(xiàng)預(yù)測(cè)是，在五年內(nèi)行業(yè)將普遍具有有效消除產(chǎn)品孔隙的能力。到那個(gè)時(shí)候，不僅企業(yè)自身能利用獲得的金屬3D打印知識(shí)，整個(gè)行業(yè)也會(huì)向前發(fā)展。