非晶3D打印——3D打印體系中最具潛力的前沿技術(shù)
金屬零件3D打印技術(shù)是3D打印整個(gè)體系中最具潛力和最為前沿的技術(shù)，是先進(jìn)制造技術(shù)的重要發(fā)展方向。雖然現(xiàn)在金屬3D打印很熱，有很多企業(yè)和政府也紛紛上馬或推廣金屬3D打印項(xiàng)目，但真正用金屬3D打印做出產(chǎn)品的較少。這里面關(guān)鍵問題還是技術(shù)問題，打印速度和精度、打印精度和強(qiáng)度等相互矛盾的技術(shù)指標(biāo)困擾著制造商和最終用戶，當(dāng)然還有操作專業(yè)性強(qiáng)、原材料昂貴等問題，最終讓他們保持觀望態(tài)度。在現(xiàn)階段技術(shù)條件下，發(fā)展金屬3D打印的智能化和增減復(fù)合技術(shù)是有效地解決目前存在弊端的關(guān)鍵，是未來金屬3D打印的重要發(fā)展方向。
為什么會(huì)盯著非晶3D打印？
處于亞穩(wěn)態(tài)的非晶合金需要在較快的冷卻速率下才能獲得，而目前通常采用的銅模鑄造法只能制備出臨界尺寸較小的非晶合金。另外，由于塊體非晶合金存在嚴(yán)重的室溫脆性問題，其在室溫下難以進(jìn)行機(jī)械加工。復(fù)雜形狀構(gòu)件的模具無法或很難加工制造，導(dǎo)致難以獲得精密復(fù)雜的非晶合金構(gòu)件，這成為制約非晶合金應(yīng)用的另一個(gè)瓶頸。因此，如何突破非晶合金臨界的尺寸限制和復(fù)雜構(gòu)件的制備加工是擴(kuò)展其在相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵。
近年來，激光3D打印技術(shù)的迅猛發(fā)展為解決上述難題提供了契機(jī)。激光3D打印技術(shù)屬于快速成形技術(shù)的一種，與傳統(tǒng)的切削等機(jī)械加工技術(shù)不同，激光3D打印技術(shù)是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)的“增材制造”技術(shù)，是一種具有“變革性”意義的數(shù)字化、短周期、低成本的先進(jìn)制造技術(shù)。由于激光3D打印技術(shù)是一種逐點(diǎn)離散熔覆沉積的成型方法，其每點(diǎn)的所受激光加熱面積較小，熔池的熱量可以迅速向基體擴(kuò)散，使得激光熔池的冷卻速率遠(yuǎn)大于非晶合金的臨界冷卻速率，使得熔池在冷凝的過程中可以避免發(fā)生晶化，進(jìn)而獲得非晶態(tài)，這為無尺寸限制地制備非晶合金提供可能。另外，激光3D打印是以金屬粉末為原材料，通過高能激光束對(duì)金屬粉末逐層熔化堆積，直接由數(shù)字模型一步完成全致密、高性能、復(fù)雜金屬零件的“近終成形”制造，這為制備復(fù)雜的非晶合金構(gòu)提供理想的手段。
因此，針對(duì)目前非晶合金所面臨的尺寸較小和難以制備加工復(fù)雜構(gòu)件的問題，激光3D打印技術(shù)是最有可能解決上述問題，并實(shí)現(xiàn)非晶合金大規(guī)模應(yīng)用的技術(shù)。
推薦閱讀：3D打印的精度取決于什么？
推薦閱讀：3D打印機(jī)真的是越大越好嗎？