金屬區(qū)域曝光增材制造——快速、精確的3D打印技術

來源： 增材工業(yè)

區(qū)域曝光增材制造（AEAM）是一種前沿的3D打印技術，通過大面積曝光而非傳統(tǒng)的逐點或逐層掃描來實現(xiàn)物體的快速制造。本文深入探討了AEAM技術如何推動金屬3D打印領域向更高速度、更高精度的方向發(fā)展。作為一種創(chuàng)新的制造手段，AEAM正在重新定義傳統(tǒng)金屬增材制造的架構(gòu)，為工業(yè)應用帶來顯著的效率和精度提升。

金屬區(qū)域曝光增材制造的技術原理
區(qū)域曝光增材制造的核心在于其獨特的大面積曝光技術。與傳統(tǒng)逐點或逐層掃描的3D打印方式不同，AEAM通過一次性曝光整個區(qū)域，大幅縮短了制造時間。該技術利用高能光源（如激光或電子束）對金屬粉末進行大面積固化，結(jié)合光敏粘合劑或直接燒結(jié)技術，實現(xiàn)金屬零件的快速成型。

來源：[1]

在AEAM中，光不再是沿線掃描的一束激光，而是通過數(shù)字微鏡設備（DMD）或液晶顯示器（LCD）一次性將圖案投射到整個構(gòu)建區(qū)域。這意味著每個需要熔合的金屬顆粒都會同時接收到正確形狀的光，從而顯著提高了制造速度，遠超傳統(tǒng)的激光燒結(jié)技術。

來源：[2]

AEAM技術依賴于高能設備，如光學尋址光閥（OALV）和數(shù)字微鏡（DMD），這些設備能夠處理熔化金屬粉末所需的高熱量和功率。與通常使用低功率紫外線的聚合物基增材制造不同，金屬增材制造需要強紅外或近紅外光源來熔化金屬粉末。

航空航天、汽車與醫(yī)療領域的應用
與傳統(tǒng)金屬增材制造技術相比，AEAM不僅提高了打印速度，還通過優(yōu)化曝光參數(shù)實現(xiàn)了更高的精度和表面質(zhì)量。這種技術特別適合制造復雜幾何形狀的金屬零件，同時減少了材料浪費。

打印樣品的表面粗糙度 來源：[2]

目前，AEAM技術在多個行業(yè)中得到了廣泛應用，在航空航天領域，其快速制造能力和高精度特性使其成為生產(chǎn)輕量化、高強度零部件的理想選擇。例如，復雜的發(fā)動機部件和結(jié)構(gòu)件可以通過AEAM技術快速成型，同時滿足嚴格的性能要求。

在醫(yī)療領域，AEAM在定制化植入物和手術器械的制造中已有應用。通過高精度打印，醫(yī)生可以為患者量身定制金屬植入物，顯著提高手術成功率并縮短康復時間。此外，AEAM在汽車制造、能源設備和消費品領域也展現(xiàn)出廣闊的應用前景，其高效的生產(chǎn)能力使得小批量定制化生產(chǎn)變得更加經(jīng)濟可行。

盡管AEAM技術前景廣闊，但仍面臨一些挑戰(zhàn)。首先，設備成本較高，限制了其在中小型企業(yè)中的普及。其次，金屬粉末和光敏粘合劑的選擇對打印質(zhì)量有重要影響，需要進一步的材料研發(fā)支持。

未來，AEAM技術的發(fā)展方向包括：

• 設備優(yōu)化：降低設備成本并提高可靠性。
• 材料創(chuàng)新：開發(fā)更多適用于AEAM的金屬粉末和粘合劑。
• 工藝標準化：建立統(tǒng)一的工藝標準，推動技術普及。
• 應用擴展：探索更多工業(yè)領域的應用場景。
  

AEAM代表了金屬3D打印技術的未來發(fā)展方向。其快速、精確和高效的特點使其在航空航天、醫(yī)療、汽車等多個領域展現(xiàn)出巨大潛力。盡管面臨一些挑戰(zhàn)，但隨著技術的不斷進步和應用的深入，AEAM有望成為金屬增材制造領域的主流技術，為制造業(yè)帶來革命性的變革。

參考論文：
[1] https://doi.org/10.1016/j.amf.2024.200171
[2] https : //doi.org/10.3390/app11083647