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金屬3D打印并非簡單的 “一鍵成形”，而是一套包含數(shù)字建模、材料準備、打印執(zhí)行、后處理等多個環(huán)節(jié)的系統(tǒng)流程，每個步驟的精度控制都直接影響最終零件的質量。
流程的起點是3D打印數(shù)字模型的構建與處理。設計師需通過三維建模軟件創(chuàng)建零件的精確數(shù)字模型，這一模型不僅要包含零件的幾何形狀，還需根據(jù)打印工藝特點進行結構優(yōu)化，比如添加支撐結構以防止打印過程中零件變形。完成建模后，專用切片軟件會將三維模型“切割”成數(shù)百至上千層的二維截面數(shù)據(jù)，每層厚度根據(jù)零件精度需求設定，通常在20至100微米之間。這些切片數(shù)據(jù)將作為3D打印設備的“施工圖紙”，指導每一層的成形動作。
聯(lián)泰科技金屬3D打印成品
材料準備環(huán)節(jié)對3D打印效果至關重要。金屬3D打印常用的原材料為金屬粉末，這些粉末需經(jīng)過嚴格篩選，確保顆粒大小均勻、球形度高且雜質含量低。不同材料的粉末特性差異顯著，例如鈦合金粉末流動性較差，需在存儲和輸送過程中保持干燥；而鋁合金粉末易氧化，通常需要在惰性氣體保護下進行處理。在3D打印前，粉末還需經(jīng)過預熱或篩分，去除可能存在的結塊，保證鋪粉過程的均勻性。
打印執(zhí)行是流程的核心環(huán)節(jié)，其核心原理是 “逐層堆積”。設備啟動后，密封的3D打印艙內會先充入惰性氣體（如氬氣），將氧氣濃度降至極低水平，避免金屬在高溫下氧化。隨后，鋪粉裝置將一層金屬粉末均勻鋪設在工作臺上，高能激光或電子束根據(jù)當前層的切片數(shù)據(jù)，在粉末表面進行選擇性掃描。激光束所到之處，粉末瞬間吸收能量熔化形成熔池，冷卻后凝固成與該層截面形狀一致的金屬層。完成一層打印后，工作臺會精確下降一個層厚的距離，鋪粉裝置再次鋪設新的粉末層，重復上述熔化凝固過程，直至所有切片層完成堆積，最終形成與數(shù)字模型一致的立體坯件。整個3D打印過程中，設備會實時監(jiān)測激光功率、掃描速度、艙內溫度等參數(shù)，一旦出現(xiàn)偏差便自動調整，確保每一層的成形質量。
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3D打印完成后，坯件并非直接可用，還需經(jīng)過一系列后處理工序。首先要去除坯件表面附著的未熔化粉末，這些粉末經(jīng)過篩分后可重新利用。對于3D打印過程中添加的支撐結構，需通過機械切割或電化學腐蝕等方式去除，避免損傷零件本體。隨后，多數(shù)零件需要進行熱處理，通過控制加熱溫度和冷卻速度，消除打印過程中產(chǎn)生的內部應力，改善材料的力學性能——例如某些合金經(jīng)過時效處理后，強度可提升30%以上。對于表面精度要求高的零件，還需進行打磨、拋光或精密加工，使表面粗糙度達到設計標準。部分特殊零件可能還需要進行滲透檢測或力學性能測試，確保無內部缺陷且性能達標。
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整個金屬3D打印工藝流程的周期根據(jù)零件大小和復雜程度有所不同，小型精密零件可能需要數(shù)小時，而大型構件則需數(shù)天。各環(huán)節(jié)的參數(shù)設置需要根據(jù)材料特性和零件要求進行精準匹配，例如高溫合金零件的打印需要更高的激光功率和預熱溫度，而鈦合金零件則對惰性氣體純度要求更嚴格。這種系統(tǒng)性的流程控制，使得金屬3D打印既能實現(xiàn)傳統(tǒng)工藝難以完成的復雜結構，又能保證零件的力學性能滿足實際應用需求，為制造業(yè)提供了靈活高效的生產(chǎn)解決方案。
