工业金属3D打印技术

工业金属3D打印技术

工业金属增材制造最重要技术的系统化概览。

技术分类体系

金属增材制造根据ISO/ASTM 52900标准划分为清晰的工艺族。以下为主要工业工艺的明确分类说明。

ISO/ASTM 52900 主要工艺族

POWDER BED FUSION (PBF)

ISO/ASTM 52900主要工艺族:通过热能选择性熔化粉末床,逐层构建零件。主要适用于小到中型、几何形状高度复杂的零件。

PBF-LB/M

激光粉末床熔融 / 金属

激光基粉末床工艺,用于逐层制造高度复杂的金属零件。(SLM、DMLS等品牌名称历史上均属于该工艺族。)

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PBF-EB/M

电子束粉末床熔融 / 金属

粉末床工艺,在真空中利用电子束熔化金属粉末。(商业上通常称为电子束熔化 / EBM。)

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ISO/ASTM 52900 主要工艺族

DIRECTED ENERGY DEPOSITION (DED)

ISO/ASTM 52900主要工艺族:利用聚焦热能在材料沉积的同时将其熔化。适合大型零件制造及修复应用。

DED-LB/M (Powder-fed)

激光定向能量沉积(送粉式)

DED工艺:金属粉末通过喷嘴直接送入激光产生的熔池中。

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DED-LB/M (Wire-fed)

激光定向能量沉积(送丝式)

DED工艺:金属丝材通过激光束熔化沉积。(Meltio等系统准确归属于此类。)

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DED-EB/M

电子束定向能量沉积

DED工艺:在真空中以电子束为能量源,通常与送丝相结合(EBAM)。

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DED-Arc/M (WAAM)

电弧定向能量沉积 / WAAM

利用电弧熔化金属丝材的DED工艺。WAAM(电弧增材制造)是最广为人知且商业应用最广泛的变体。

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ISO/ASTM 52900 主要工艺族

BINDER JETTING (BJT)

ISO/ASTM 52900主要工艺族:液态粘结剂选择性地喷射到粉末床上。金属BJT需要后续脱脂和烧结工序。

BJT (Metal)

金属粘结剂喷射

BJT工艺族:液态粘结剂逐层粘合金属粉末。成型的生坯需经脱脂和烧结处理。

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ISO/ASTM 52900 主要工艺族

MATERIAL EXTRUSION (MEX)

ISO/ASTM 52900主要工艺族:材料通过喷嘴或孔口选择性挤出。金属领域主要通过聚合物基金属丝材(Metal FFF)实现,之后需烧结。

MEX (Metal)

材料挤出 / 金属FFF

ISO/ASTM材料挤出工艺应用于金属领域。由金属粉末与聚合物粘结剂组成的丝材挤出成型,之后脱脂烧结。通常称为Metal FFF。

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ISO/ASTM 52900 主要工艺族

MATERIAL JETTING (MJT)

ISO/ASTM 52900主要工艺族:液滴状建材选择性沉积。金属3D打印中主要通过纳米粒子墨水喷射(Nanoparticle Jetting)实现。

MJT (Metal)

材料喷射 / 纳米粒子喷射

ISO/ASTM材料喷射工艺族。金属领域通过喷头将含纳米粒子的墨水喷射并干燥成型。(远不如PBF或DED普及。)

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ISO/ASTM 52900 主要工艺族

SHEET LAMINATION (SHL)

ISO/ASTM 52900主要工艺族:金属板材或箔材逐层粘合,通常辅以减材加工。

SHL (UAM)

薄材叠层 / 超声波增材制造

ISO/ASTM薄材叠层工艺族。薄金属箔通过超声摩擦焊逐层粘合,并由CNC修整轮廓。

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ISO/ASTM 52900 主要工艺族

VAT PHOTOPOLYMERIZATION (VPP)

ISO/ASTM 52900主要工艺族:液态光敏树脂通过光选择性固化。在直接工业金属增材制造中基本不适用(主要用于陶瓷-金属浆料或熔模铸造阳模)。

VPP (Metall-indirekt)

光固化(SLA/DLP,用于熔模铸造/浆料)

ISO/ASTM光固化工艺族。液态树脂通过紫外光选择性固化。在工业金属增材制造中主要作为间接工艺(制造熔模铸造阳模)。

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补充技术(非ISO)

固态工艺(补充类)

超出7个ISO/ASTM主要工艺族的工艺——无熔融冶金过程(通过动能/摩擦结合)。

CSAM (Cold Spray)

冷喷涂增材制造

补充性固态工艺(不属于7个ISO/ASTM主要工艺族)。金属粉末加速至超音速后通过塑性变形冷态结合到基材上——无熔化过程。

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AFSD

摩擦搅拌增材沉积

补充性固态工艺。实心金属棒(丝材)通过摩擦热和压力塑化(非熔化),逐层沉积成形。

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补充技术(非ISO)

HYBRID ADDITIVE MANUFACTURING

增材工艺(通常为DED)与减材CNC加工在同一台机器或紧密耦合工艺链中的组合。

Hybrid (DED + CNC)

复合增材制造(DED + CNC)

复合设备类别(非独立ISO工艺族),将增材工艺(通常为DED-LB/M)直接集成到5轴CNC加工中心中。

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