那終將改變我們的——3D列印

2018/02/07 周三

3D列印

你聽說過

3D列印嗎？

宜

學習

貪玩

忌

在二十一世紀這萬事萬物都高速發展的年代，科技日新月異，技術萬象更新，越來越多的新名詞進入都我們大眾的視野中。

在這裡小材帶大家走進的就是關於3D列印的材料新視界。

相信大家對「3D列印」這一名詞都不陌生，這個詞語也越來越多地出現在我們的視野中。

但可能我們還並不清楚這項新興技術到底是什麼，也還不知道材料與3D列印技術「親密」的關係，所以就讓小材為你一一道來。

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3D列印是快速成型技術的一種，它是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層列印的方式來構造物體的技術。

簡單來說：如果我們把一件物品看成是有極多的薄層組成的，那麼3D列印就是一層一層的把薄層列印出來，並將薄層一層一層覆蓋，並與結合在一起，直到物件列印成形。

OK，這就解釋什麼是3D列印。那麼聰明的材子們你們注意到上面3D列印定義中提到的與材料有關的部分嗎？來，我們一起劃重點：「運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料」。

由此可知，材料實在是3D列印技術基礎中的基礎，自然而然，3D列印的發展從來都離不開材料的發展。

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在當前，推進3D列印產業發展，重點要解決質量與成本、數據、標準三大類技術問題，在這三大方面，材料都有很大用武之力。

質量與成本

粉末是影響3D列印質量與成本的重要因素之一，而粉末就是由各式各樣的材料組成。

粉末球形度、流動性、夾雜、氣體含量、空心粉、收得率等影響列印的質量和成本。

3D列印粉末製備一般採用真空氬氣霧化制粉（VIGA）、電極感應真空氬氣霧化制粉（EIGA）、旋轉電極離心制粉（PREP）等。這些各種有著高大上名稱的粉末背後都凝聚著無數材料人的心血。

在當前，霧化制粉（VIGA）技術相對成熟，製備的鎳基合金、不鏽鋼類粉末，基本滿足增材製造需求。

但在鈦合金、鋁合金超細粉末製備方面還有一定差距，主要表現在細粉收得率低、批次穩定性較差、粉末成本較高等問題，需要突破關鍵技術，提高生產過程式控制制，這就要我們材料人的進一步努力。

同時材料又將影響尺寸精度和表面粗糙度。以激光、電子束、電弧為能源，針對金屬材料的3D列印，就是將金屬粉末或金屬絲按設定的路徑一層層堆焊疊加最終形成目標零件，其本質是焊接。

所以，3D列印金屬零件必然存在氣孔、裂紋、未熔合、夾雜等焊接缺陷。而如果製作材料能夠得到進步將能夠進一步提高3D列印產品質量。

數據

任何一種方法製備的材料和構件獲得應用，背後都有大量的數據作為支撐，航空、航天領域結構的高可靠性，對數據要求更加全面。

所以3D列印中材料的數據自然和產品質量息息相關。一般的3D列印航空結構材料，在完成粉末材料研製並獲得穩定的粉末、在標準列印條件下獲得穩定的列印材料後，其材料級力學性能數據，在一個方向上需要完成20多個測試項目、上百個測試參數的力學性能測試。

由此可見，材料數據的重要性。

標準

近年來，3D列印技術發展迅速，引發全球技術和產業的競爭，其中通過標準支撐和引領產業發展已成為國際共識。

而3D列印標準是一系列標準、自成體系，其中材料的標準更是至關重要。

要通過大量、系統的技術研究，基於一類條件下形成的列印材料性能數據，基於使用環境下的結構考核驗證數據，最終形成不同行業、領域、方向的通用規範和準則。

如果3D列印技術獲得數據的輸入條件不統一，數據分散，則不利於建立行業標準

「

3D列印技術是一項前景廣闊的新技術，它的發展離不開材料，作為材子的我們以後為前沿技術做出貢獻的機會也會越來越多。所以更需要我們紮實掌握專業技術，為未來的科技造福。

」

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