什么是“以土生金”的3D打印技术?

qiaowan   2017-02-22 15:21:27

提起3D打印,公众有个普遍概念是方便有趣、但粗糙、强度不够,虽然大多数人都知道早已能够打出金属,但是总感觉用材料堆叠出来的东西应该很脆弱,3D行业从业者一直在努力改变这种印象。打印出来的金属真有这么结实?这就得先了解一下金属3D打印的原理了,它是一种以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,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

最初的金属3D打印借鉴的是粉末冶金技术,用金属粉末或混合物作为原料,根据电脑中的三维图像信息,将一层层材质有序的层叠堆积起来,不同层次的粉末经过逐层成形、烧结和粘结,最终形成具有空间感的金属制品。粉末冶金法与生产陶瓷相似,具有一些传统的熔铸方法无法获得的独特化学组成和机械、物理性能,可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品,如含油轴承、齿轮、凸轮、导杆、刀具等。但对于某些尺寸要求精度高,并且有高的硬度、耐磨性的制件还要进行一些烧结后处理工艺,例如精压、滚压、挤压、淬火、表面淬火、浸油、及熔渗等等。

这么说,我们的3D打印也就是以土生金了。《孔子家语·五帝》云:天有五行,水、火、金、木、土分时化育,以成万物。五行学说是汉族文化重要组成部分,我们的祖先认为天下万物皆由金、木、水、火、土组成,这五种基本元素彼此相生相克生火,火生土,金生水,水生木,土生金。传统的打印和绘画一样,最初只是局限在二次元世界而3D打印则象油画,一笔一笔叠加上去颜料厚了,就入侵到三次元世界了。


采用这种金属3D技术制成的工件内部有大量孔洞,就像糠了的萝卜一样,很脆,徒手就可以掰断,所还需要采用熔渗的方式做后处理:用熔点比较低的金属或合金粉末把3D打印制品埋起来,再回炉一次,粉末熔融成液态,渗入充填3D打印制品内的孔隙,由此增加工件的强度,还顺便还能改改外观色泽。


这种金属3D打印操作起来很麻烦,跟3D打印技术所见即所得,简单方便的宗旨有很大距离。现在业内所说的金属3D打印指的是DMLS技术,即直接金属激光烧结成型技术(Direct Metal Laser-Sintering,缩写DMLS),是直接用高能量的激光熔融金属粉末沉积,同时烧结固化粉末金属材料,通过自动地层层堆叠生成致密的几何形状的实体零件。


这就是我们神奇的3D打印技术,“以土生金”的技术,未来我们会看到更多的3D打印产品问世。

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