金属增材制造工艺
金属增材制造正在迅速改变现代制造业格局。这种方法利用激光或热能沉积技术，根据数字模型逐层叠加，构建复杂的金属零件。对于航空航天、汽车、医疗和模具制造等精度、定制化和设计复杂性至关重要的行业而言，增材制造尤为重要。
与传统的减材制造方法不同，这种创新工艺使用激光或热能根据数字模型逐层构建零件，使其成为生产复杂几何形状并最大限度减少材料浪费的理想选择。
各行各业越来越多地采用金属增材制造技术，以加快原型设计速度、缩短生产周期，并制造出轻量化且高强度的部件。这可以最大限度地减少材料浪费、降低成本，并能够生产传统方法无法实现的复杂设计。
ProleanTech 始终引领这一变革，提供 CNC 和金属增材制造解决方案。我们先进的技术帮助企业提升效率、推动创新，并在快速发展的市场中保持竞争力。
这篇博文将带您了解金属增材制造及其类型和优势。闲话少叙，让我们进入正题。
增材加工金属：连接传统制造与先进制造
传统的金属制造方法，又称减材制造法，长期以来一直是金属行业无可争议的王者。它需要从一大块实心金属上切割下来，经过铸造、锻造和成型等一系列工序，最终得到最终的金属件。
然而，这种方法存在某些缺点，包括材料浪费和设计限制。
这就是选择金属增材加工的原因。顾名思义，它涉及连接材料以制造复杂的 3D印刷 结构，通常是层层叠叠的。除此之外，您还可以自由地在设计中塑造金属。
以下是减材制造和增材制造金属方法的一对一比较：
| 增材制造 (AM) | 减材制造 (SM) |
| 用金属粉末或金属丝逐层构建零件。 | 从实心块开始，切除材料以形成零件。 |
| 产生的废物最少。 仅使用所需的材料。 | 产生的废物量很大。 多余的材料会被移除并且通常会被丢弃。 |
| 非常适合复杂、轻量和定制的设计。 | 最适合简单、明确的形状。 |
| 原型制作速度快，但大规模生产速度较慢。 | 对于大规模生产来说速度较快，但对于定制零件来说速度较慢。 |
| 初始成本高（机器、材料、后处理）。 | 大规模生产成本较低，但小批量生产成本较高。 |
| 需要进行后处理（机械加工、抛光）以实现高精度。 | 提供更好的精度和更光滑的表面。 |
| 最适合航空航天、医疗植入物和复杂原型。 | 最适合汽车、大规模生产和重型零件。 |
但是，如果您需要批量生产，而预算又不够，该怎么办呢？增材制造和减材制造可以共存。混合制造方法包括 定制 3D 打印 并使用 CNC 加工来制作具有高精度的复杂形状。
制造工艺分类
铝 注塑成型 数控加工赋予设计自由，而 CNC 加工则能以高精度完成产品。两种方法结合使用，可提供定制化的机会。
现在我们知道了什么是增材加工金属和减材制造金属，让我们来了解一下增材制造的优缺点。
增材制造的利与弊
与传统的金属制造方法不同，增材制造方法基本上是通过分层构建金属来制造的。零件的几何形状始终通过计算机辅助设计 (CAD) 进行数字化定义。以下是增材制造方法在提高金属产量和精度方面的优缺点。
| 优点 | 缺点 |
| 可以创建复杂的定制设计 | 昂贵的机器和材料 |
| 与传统方法相比，材料浪费更少 | 某些材料和工艺存在局限性 |
| 加快原型设计和生产 | 需要额外的整理工作（平滑、加固） |
| 允许按需和小批量生产 | 质量控制和监管可能很棘手 |
阅读完整比较 增材制造与减材制造.
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金属增材制造的类型：从SLM到混合系统
自 1990 世纪 XNUMX 年代以来，金属增材制造已出现多种类型 第一个直接金属激光烧结 (DMLS) 专利是在什么时候提交的。那么，我们就从 DMLS 开始吧。
1. 选择性激光熔化（SLM）/直接金属激光烧结（DMLS）
SLM/DMLS流程图
可持续土地管理（SLM）和 DMLS 3D打印 使用高功率激光逐层熔化金属粉末。两种金属制造方法的唯一区别在于，SLM 会完全熔化金属粉末，而 DMLS 则会烧结（部分熔化）金属粉末。
SLM 需要纯金属粉末，因为它可以实现完全均匀的熔池，从而产生具有优异机械性能的完全致密的部件。而 DMLS 适用于金属合金，并且不需要完全熔化，从而减少了内部应力，使其更适合用于功能性原型和需要热处理以增强性能的生产部件。以下是这两种方法的优势：
- 高强度和高密度
- 适用于复杂的设计
2. 动力床融合（PBF）
粉末床熔融工艺
顾名思义，粉末床熔合技术利用热能将粉末材料固结在一起。该过程在受控环境中进行，以防止氧化并确保材料完整性。它适用于不锈钢、铝和钴铬等金属。以下是粉末床熔合技术的主要优势：
- 适用于多种金属
- 可生产复杂的几何形状，因此广泛应用于工业领域
3. 电子束熔化 (EBM)
电子束熔化（EBM）图
电子束熔化 (EBM) 工艺使用电子束而非激光作为热源。该工艺在真空环境下运行，并在较高的打印腔温度下进行。高温可降低打印过程中的残余应力和氧化。因此，该工艺对于钛基和镍基高温合金等活性金属非常高效。
通过 EBM，您可以获得以下优势：
- 由于温度较高，垫层程度较低
- 适用于需要高性能的厚部件
4。 活页夹喷射
粘合剂喷射3D打印工艺
在这种金属增材制造技术中，液体粘合剂被选择性地沉积，以粘合粉末材料。与其他工艺不同，粘合剂喷射工艺在室温下进行，以减少热应力和变形。
粘合剂喷射技术适用于多种金属粉末，例如不锈钢和镍基高温合金。粘合剂喷射技术的优势如下：
- 经济高效的金属制造方法
- 适合批量生产
5. 定向能量沉积（DED）
定向能量沉积 (DED) 图
在DED工艺中，原料在沉积过程中通过聚焦热源熔化。这可以实现精确的逐层堆积，非常适合修复磨损的金属部件以及从零开始制造。DED工艺具有以下优势：
- 使用多种金属
- 修改现有的金属部件
现在我们知道了什么是金属增材制造及其类型，让我们来了解一下这个市场的未来。
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金属注射成型 (MIM)：连接增材制造与传统制造
金属注射成型 （MIM）是一种将增材制造和传统制造相结合的方法，可以在不花费太多资金的情况下提高效率和产量。
MIM 结合了粉末冶金和塑料 注塑成型 生产复杂的金属零件。它用于批量生产复杂的金属，且不影响精度。该工艺在医药、汽车和航空航天等使用复杂机械的行业尤其有用。
让我们比较一下 AM 与 MIM：
| 金属注射成型 | 金属增材制造 (AM) |
| 大批量生产成本更低 | 每个零件的成本较高，但小批量或定制零件的成本较低 |
| 最适合批量生产小型、复杂的零件 | 最适合中低产量或复杂的一次性设计 |
| 高密度、坚固、耐用的部件 | 强度相似，但可能需要后处理才能达到全密度 |
| 受模具设计限制，但可实现精细细节 | 更大的设计自由——可以创建复杂、轻量的结构 |
| 大批量生产速度快，但模具制作需要时间 | 对于原型和小批量生产来说速度更快，但对于大规模生产来说速度较慢 |
| 大批量、小型、精细的部件（例如医疗、汽车） | 定制、轻量化或高性能部件（例如航空航天、医疗植入物） |
AM 工作流程中的注塑成型服务
混合制造技术能够提升不同行业材料的效率和使用寿命。其中一种方法是将增材制造 (AM) 与注塑成型技术相结合，以改进燃气轮机和氢能基础设施的生产和维修流程。
此外，直接能量沉积 (DED) 技术可通过重建磨损部分来修复镍基高温合金涡轮叶片。这可以增强部件强度并延长其使用寿命。激光熔覆技术可以进一步精确恢复叶片的几何形状，提高抗蠕变性能并确保其在高温下的耐用性。
注塑成型工艺流程图
另一项创新是混合金属制造，它利用增材制造 (AM) 技术生产复杂的金属部件，同时利用金属注射成型 (MIM) 技术对其进行精炼，以实现大规模生产。这项技术在以下领域尤其有用：
- 燃气轮机
- 氢基础设施
- 航空航天能源系统
通过将 AM 与减材制造和传统修复方法相结合，企业可以实现：
经济高效的涡轮机维护
更快的维修周转速度
更大的设计灵活性，以实现性能优化
提高极端条件下的机械性能
金属增材制造市场：趋势与预测
以下是金属增材制造市场的主要趋势，以了解该行业未来将如何发展：
- 金属 3D 打印市场正在快速增长，因为越来越多的行业正在使用它。航空航天、医疗、汽车制造和能源行业的公司发现它非常有用
- GE Additive、EOS 和 3D Systems 等大公司正以新理念引领行业
- 新的金属材料和更快的打印速度使金属3D打印变得更好、更容易使用。
- 人工智能和机器正在帮助设计、制造零件和检查质量。
- 回收金属粉末有助于使 3D 打印更加环保。
定制3D打印 提供了许多好处，包括缩短生产时间、减少材料浪费、复杂几何形状的设计灵活性以及经济高效的原型解决方案。 金属3D打印成本 在正确的应用中，这些优势可以被抵消。
ProleanTech 多年来一直致力于帮助客户利用这些优势，提供定制的金属打印解决方案，从而通过创新实现更坚固的组件、更快的上市时间和竞争优势。
在整个制造过程中，我们的客户始终体验到产品性能的提升、装配要求的减少以及专家的指导。
结语
这就是您需要了解的有关增材金属制造的全部内容。 由于成本高、生产速度慢，金属增材制造通常并非大规模生产的首选。它更常用于原型设计、小批量生产以及传统方法难以实现的复杂设计。
在 ProleanTech，我们始终致力于帮助各行各业的客户精准快速地将最复杂的设计变为现实。我们的金属增材制造服务能够帮助企业缩短交付周期、最大程度地减少材料浪费并加速创新，确保他们在竞争激烈的市场中保持领先地位。
然而，金属3D打印成本高昂，这可能是一个问题。因此，为了解决这个问题，金属注射成型是一个完美的解决方案，它能提供与增材制造类似的精度，而且成本低廉。所以，请查看我们的 注塑服务 今天就开始吧
常见问题
问题 1. 什么是增材金属制造？它是如何工作的？
增材金属生产是一种通过分层制造金属部件的技术。使用 3D 打印机逐层打印金属部件。该技术仅在需要的地方添加材料。
Q2. 金属增材制造的主要优势是什么？
金属增材制造与传统金属加工相比具有诸多优势。它能够最大限度地减少材料浪费，并有助于制造复杂的形状。此外，它还能加快生产流程。它支持定制，适用于不同的行业。
Q3. 金属增材制造常见缺陷有哪些？
与任何技术一样，金属增材制造也存在一些缺陷。孔隙和热应力导致的翘曲是常见的缺陷。有时，如果设计不当，打印出来的物体也会出现缺陷。
Q4. 金属增材制造的市场有多大？
随着各行各业越来越多地使用3D打印技术，金属增材制造市场正在迅速扩张。各行各业对高性能金属部件的需求不断增长。分析师预测，随着越来越多的公司利用其优势，金属增材制造市场将进一步扩大。
问5：哪些行业将从金属增材制造中获益最多？
许多行业都从金属增材制造中获益匪浅。航空航天业利用它来生产轻巧耐用的飞机部件。医疗行业受益于个性化植入物和假肢。汽车行业利用它来制造高性能汽车零部件。甚至能源和国防工业也依赖它来制造传统方法难以制造的坚韧复杂的部件。
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