干貨！FDM金屬3D打印技術！

成形原理與裝備：

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

        熔融沉積成型金屬3D打印是一種結合了MIM工藝、與FDM類似的3D打印技術。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劑預先制成絲材，通過3D打印機將絲材直接打印成形為毛坯，再經(jīng)過脫脂和燒結得到金屬產(chǎn)品的過程。該成形方法結合了設計的靈活性及精密金屬制造的高強度和整體性，是實現(xiàn)極度復雜幾何部件的低成本解決方案，特別適合用來進行小批量制造金屬產(chǎn)品。

FDM工藝實現(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。噴嘴需要具有高強度、高耐磨性，因為金屬混合物很容易使噴嘴磨損；若采用黃銅噴嘴，則打印一卷就需要換一個噴嘴。

（3）脫脂。加熱金屬制件，進行脫脂，把大部分粘合材料蒸發(fā)掉（此時制件會縮�。�。

（4）燒結。高溫燒結，去除所有的粘合材料，制件進一步收縮。

燒結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成形的過程中微觀組織進行不斷變化。

FDM金屬3D打印的應用：

FDM金屬3D打印采用絲材代替粉末，材料運輸和儲存都較簡單。FDM設備體積一般也較小，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)鑄造工藝來進行小批量金屬件的生產(chǎn)�；蛘呃�用FDM技術結合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,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、材料和FDM技術進行了結合，所以FDM技術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)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。該技術的關鍵優(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，支持用金屬絲材成形制件。

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