干貨！FDM金屬3D打印技術(shù)！

成形原理與裝備：

        金屬注射成形（MIM）技術(shù)是將塑料注塑成形技術(shù)引入粉末冶金領(lǐng)域而形成的一種全新的零部件加工技術(shù)，其基本的工藝步驟是：首先選取復(fù)合MIM要求的金屬粉末和黏結(jié)劑，然后在一定溫度下采用適當(dāng)?shù)姆椒▽⒎勰┖宛そY(jié)劑混合成均勻的喂料，經(jīng)制粒后注射成形，獲得成形毛坯，在進(jìn)行脫脂處理，最后將毛坯，在進(jìn)行脫脂處理，最后將毛坯燒結(jié)致密，得到最終成形產(chǎn)品。

        熔融沉積成型金屬3D打印是一種結(jié)合了MIM工藝、與FDM類似的3D打印技術(shù)。與FDM塑料成形不同的是，F(xiàn)DM金屬成形所用材料是金屬絲材。這種金屬3D打印方法與常見的SLM不同，在成形過程中不會(huì)用到激光器，使用的材料也不是粉末。FDM金屬3D打印是將金屬材料與黏結(jié)劑預(yù)先制成絲材，通過3D打印機(jī)將絲材直接打印成形為毛坯，再經(jīng)過脫脂和燒結(jié)得到金屬產(chǎn)品的過程。該成形方法結(jié)合了設(shè)計(jì)的靈活性及精密金屬制造的高強(qiáng)度和整體性，是實(shí)現(xiàn)極度復(fù)雜幾何部件的低成本解決方案，特別適合用來進(jìn)行小批量制造金屬產(chǎn)品。

FDM工藝實(shí)現(xiàn)金屬3D打印的原理及工藝流程如下：

（1）拉絲。把金屬粉末（例如不銹鋼）與粘合材料充分混合，經(jīng)拉絲得到絲材。

（2）打印成形。使用FDM設(shè)備高溫（300℃以上）噴嘴熔化絲材，并噴出來，層層疊加成形，得到初步的金屬制件。噴嘴需要具有高強(qiáng)度、高耐磨性，因?yàn)榻饘倩旌衔锖苋菀资箛娮炷�損；若采用黃銅噴嘴，則打印一卷就需要換一個(gè)噴嘴。

（3）脫脂。加熱金屬制件，進(jìn)行脫脂，把大部分粘合材料蒸發(fā)掉（此時(shí)制件會(huì)縮�。�。

（4）燒結(jié)。高溫?zé)�結(jié)，去除所有的粘合材料，制件進(jìn)一步收縮。

燒結(jié)后的金屬制件和剛打印成形的金屬制件相比,尺寸收縮15%~17%(黏合材料蒸發(fā)，粉末之間的空隙減小，制件變得更為致密)，質(zhì)量降低20%。

成形材料與組織：

FDM金屬3D打印成形用耗材主要有鋁、銅、青銅、紅銅、黃銅。FDM金屬3D打印用絲材通常由聚乳酸(PLA)或丙烯腈--丁二烯--苯乙烯共聚物(ABS)與金屬粉末混合而成。這些金屬粉末與PLA、ABS混合后的打印絲材比普通的ABS、PLA重很多，所以手感不像塑料，更像金屬。模型拋光后，從視覺上能感到這些模型就像是用金屬制造出來的。制件在從坯體脫脂到燒結(jié)成形的過程中微觀組織進(jìn)行不斷變化。

FDM金屬3D打印的應(yīng)用：

FDM金屬3D打印采用絲材代替粉末，材料運(yùn)輸和儲(chǔ)存都較簡單。FDM設(shè)備體積一般也較小，對于普通工業(yè)企業(yè)，尤其自主創(chuàng)業(yè)者，有著非常強(qiáng)大的吸引力�？梢杂肍DM熔絲金屬成形制造出用失蠟法鑄造的模具，然后用傳統(tǒng)鑄造工藝來進(jìn)行小批量金屬件的生產(chǎn)。或者利用FDM技術(shù)結(jié)合MIM工藝，也就是像Desktop Metal公司的方案，直接打印金屬注塑材料，然后清洗、燒結(jié),最終生產(chǎn)出金屬制件。無論是鑄造還是金屬注塑工藝，都是將傳統(tǒng)技術(shù)、材料和FDM技術(shù)進(jìn)行了結(jié)合，所以FDM技術(shù)可以用于金屬零件的生產(chǎn)加工，其優(yōu)勢是硬件更靈活、成本更低。

在2018-2019年TCT(3D打印、增材制造展覽會(huì))上，某國巴斯夫公司和Apium公司推出了FDM金屬3D打印解決方案，這是用熔絲成形替代粉末成形的一種低成本解決方案。該技術(shù)的關(guān)鍵優(yōu)勢之一是僅需消耗制造零件所需的材料量,如下圖所示為其打印的樣品。國內(nèi)佛山亙易隆科技有限公司和深圳森工科技有限公司也推出了類似的FDM金屬打印機(jī)，支持用金屬絲材成形制件。

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