镁的增材制造

1。简介：被遗忘的轻金属

当谈到增材轻量化结构时，钛和高强度铝合金占据了讨论的主导地位。但第三种材料因其极端的物理特性而日益受到关注：镁。

镁比铝轻约三分之一，比钢轻 75%。同时，它具有优异的比强度和优异的阻尼性能。镁的金属 3D 打印具有巨大的潜力，但也给用户带来了巨大的安全和工艺挑战。

2。镁合金PBF-LB打印工艺

使用激光粉末床熔融 (PBF-LB) 工艺进行加工需要克服几个冶金障碍。

• 沸点低：镁的沸点极低（约 1,090 °C）。当激光照射到粉末时，它不仅会熔化，而且会很快蒸发。这种强烈的金属蒸气（“羽流”）会阻挡激光束并导致熔池不稳定。需要特殊的参数和非常高的保护气体流速。
• 氧亲和力：镁立即氧化。构建室必须用最高纯度等级的氩气冲洗，以消除氧化和火灾风险。
• 常见合金：通常打印的不是纯镁，而是 WE43（镁与钇和稀土元素）或 AZ91 等合金。这些合金可提高强度、降低可燃性并提高耐腐蚀性。

3。在医疗技术中的应用：可吸收植入物

镁最令人兴奋的特性是它的生物相容性和被人体分解的能力（生物吸收性）。

传统的钛支架（血管支架）或接骨螺钉通常会永远留在体内，或者必须在第二次手术中取出，而镁植入物会在骨骼或组织愈合后的一段特定时间后自行溶解。通过3D打印（拓扑优化和目标孔隙率），可以精确控制植入物在体内的降解速度（降解率）。

4。在汽车和航空航天领域的应用

每一克都很重要，镁是金属之王。

• 航空：适用于非结构性内饰部件（例如座椅支架、座椅罩），其主要目的是大幅减轻重量以节省煤油。
• 汽车：电子设备、变速箱外壳和方向盘骨架的安装座。除了重量轻之外，镁还具有极好的振动阻尼（噪声、振动、声振粗糙度 - NVH），这使其对电动汽车领域非常有吸引力。

5。结论：一条有风险但值得的道路

与铝或钛相比，镁的增材制造仍处于工业成熟的早期阶段。职业安全和处理（氩气气氛下的粉末处理、湿式分离器）方面的高障碍仍然让许多合同制造商望而却步。但在医疗技术（可吸收植入物）和终极轻量化结构方面无与伦比的优势保证了镁在未来工业 3D 打印中的稳固地位。