技术
冷喷涂增材制造 (CSAM)
金属 3D 打印和超音速修复，无需熔化。
19.07.2026 00:00
15 min 阅读时间
作者： Lyam Ludger Schippers
此内容全部或部分由人工智能辅助生成。
1。简介：打印不熔化
几乎所有已知的金属 3D 打印工艺（PBF、DED、WAAM）都是基于使用激光、电子束或电弧熔化材料。冷喷涂增材制造 (CSAM) 也称为冷气体喷涂，采用完全不同的方法：材料不会熔化，而是通过极端动能连接起来。
本白皮书解释了它的工作原理、维修的巨大优势以及这一快速发展过程的可扩展性。
冷喷涂如何工作？
金属粉末被注入极快的载气（通常是氦气或氮气）中，并通过拉瓦尔喷嘴加速至超音速（高达 1,200 m/s - 马赫 3）。当颗粒撞击组件时，由于巨大的冲击能量（冷焊），它们会发生塑性变形并焊接到表面 - 完全没有液体熔化。
2。 CSAM的最大优势
由于不会产生熔体，冷喷涂工艺消除了传统热 3D 打印方法的许多问题。
- 无热变形：组件仅适度升温（通常低于 200 °C 至 400 °C）。没有热影响区 (HAZ)，没有变形，也没有因熔体冷却而产生的内应力。
- 无氧化：没有熔池，就不会与大气中的氧气发生反应。通常甚至不需要保护气室。
- 极高的构建速度：该过程非常快。每小时可施用公斤材料。
3。修补和涂层：主要应用领域
到目前为止，CSAM 尚未主要用于打印全新零件（自由成型制造），而是用于修复和精加工。
- 现场维修：机械臂可以直接在石油钻井平台或航空母舰现场“重建”损坏的轴、螺旋桨或外壳。修复区域的硬度通常高于基材（由于加工硬化）。
- 铜涂层：使用冷喷涂可以在铝或钢上涂上一层厚且导电性极佳的纯铜层，非常适合电动汽车。
4。挑战和限制
尽管热情高涨，但冷气喷涂也有其局限性。
- 氦气成本：对于钛或钢等硬金属，通常需要氦气作为载气，因为这是实现撞击所需声速的唯一方法。然而，氦气非常昂贵。
- 几何限制：与粉末床不同，喷涂工艺无法打印复杂的内部空腔、精致的晶格结构或悬垂结构（不会产生大量浪费）。 CSAM 适用于固体、旋转部件或涂层。
5。结论：修复冠军
冷喷涂增材制造并不是激光粉末床融合的竞争对手，而是完美的补充。当需要快速涂覆厚层材料且不产生裂纹和热变形时，CSAM 是无与伦比的。随着高压氮气系统的进一步发展，运营成本也在下降，使得该工艺对更广泛的行业越来越有吸引力。