自成立以来，金属3D打印增材制造因其非常规的自下而上的方法吸引了工程师和技术爱好者的注意。对于多年来一直通过减法工艺可靠地生产的部件，使用增材制造真的有优势吗？本文讨论了这个问题，并指出了金属3D打印在什么情况下可以成为生产部件的好选择，而什么情况下不能。
金属3D打印：工艺概述
直接金属激光烧结技术（DMLS-Direct Metal Laser Sintering）与金属激光烧结成型 (SLM-Selective Laser Melting) 服务技术类似，但两种工艺之间的区别在于金属粉末熔化所用的温度。SLM，顾名思义，加热金属粉末直至其完全熔化成液体。DMLS 不会熔化金属粉末，而是对颗粒进行足够的烧结，使其表面焊接在一起。无论如何，这两个术语（SLM 和 DMLS）在 3D 打印行业中经常互换使用。
传统的制造技术，如CNC加工通常是减去过程，这意味着它删除材料，以形状的产品，而金属3D打印技术则是添加剂。最常见和最流行的金属3D打印技术之一是金属激光烧结成型 (SLM) 。
何时选择金属3D打印
与传统加工相比，金属3D打印有其自身的一系列优势。
1. 您的设计很复杂
说到设计的复杂性和自由度，金属3D打印相有着巨大的优势。许多复杂的设计无法像3D打印一样通过传统技术轻松制造。
使用传统技术，甚至使用5轴CNC机床，复杂设计都很难加工。
这里的另一个优点是复杂性的低成本。通过传统制造创建复杂的机械部件需要精密性和技能，特别是对于复杂部件的装配，这意味着价格随着复杂性而增加。3D打印的情况并非如此，3D打印会在一个过程中创建整个零件，而不是在装配前创建每个零部件。因此，不存在复杂性的附加成本。
2. 您急需金属原型
如果所需的零件数量较少，例如1至5个左右，对于原型制造，金属AM要有利得多。由于每个增加的单元的成本几乎相同，因此可以对零件进行所需量的改变。它可以用于原型制作：您可以使用3D打印来制作原型并更新原型，直到满足所需的特征。这是让产品量产前的关键步骤。它也可以在剩下的制造过程中使用，创造独特的作品，可以更好地满足您的需求。
此外，它可以更快地获得金属3D打印，而不是CNC加工零件。CNC加工通常需要更多的时间来储备材料、设置机器、获得合适的工具。因此，可能需要几周的时间来准备第一部分。就3D打印而言，即使是比传统打印更复杂的DMLS，零件也可以按需打印并在没有任何上升或工具的情况下发货，从而与传统技术相比缩短了交付周期。缩短的交付周期和更有效的原型制作过程相结合，减少了周转时间。这是金属3D打印的最大优势之一。
3. 您想要轻巧耐用的部件
航天和医疗行业自然需要重量轻但耐用的零件。像Inconel 718、AlSi10Mg、钴-铬这样的超级合金，与传统机械加工的同类合金相比，重量轻是众所周知的。用这些合金制造零件自然会使它们相对轻便。举个例子，通用电气LEAP系列发动机著名的3D打印燃料喷嘴过去由20个来自独立供应商的分立零件制成，但使用直接金属激光烧结（DMLS），结果是一个整体部件比原始零件轻25%，强5倍。
4. 您想避免材料浪费
3D打印非常节省资源，因为消耗的唯一材料是在激光下（或通过挤出机等）通过的材料。），而传统的CNC加工留下的碎片和小块的金属应该回收。制造商不必为证明安装成本合理而大量生产给定产品，这一事实也减少了浪费。
选择金属3D打印的缺点
除了优势金属3D打印拥有优于传统技术，有几个考虑因素，其中首选后者是建议。
1.需要粒面精整
3D打印是一个附加过程，这意味着表面不会像CNC加工那样平滑，也不容易产生所需的表面纹理。因此，如果表面纹理对您很重要，应该考虑用CNC加工代替。然而，有许多后处理技术可用于移除支撑结构、增强饰面和改善美观性，成本也相应地增加。
2. 零件强度不高
由于附加技术本身，金属3D打印零件不能像由实体金属块加工出来的零件一样坚固。最终强度取决于设计、尺寸和材料，但一般而言，金属3D印刷品的抗压强度平均比CNC加工零件的抗压强度低40-50%。
3. 批量生产过于昂贵
通过CNC加工大规模生产变得更便宜。大规模生产在各个行业仍然是一个巨大的决定因素，这就是为什么3D打印落后，3D打印机的装配的速度与传统的组装线相比，则往往相形见绌。
4. 成品体积限制
当需要较大的零件尺寸时，最好采用CNC加工。例如，DMLS实现的最大零件尺寸为250 x 250 x 325 mm，而对于CNC加工，则为2000 x 800 x 1000 mm。尺寸比较清楚地表明，由于粉末床尺寸有限，在制造大型零件时无法进行3D打印。
5. 材料选择限制
传统的制造选择，如注塑和CNC加工可以提供大量的材料选择。金属3D打印的材料选择较少，当所需零件需要特定材料时，材料选择可能成为限制因素，因此在决定希望产品具有哪些技术特性时必须加以考虑。截至目前在Xometry我们有五个金属/合金粉末支持DMLS，但如果所需的部分需要一些其他材料，除了传统的加工过程，没有其他选择。
总结
不能称金属3D打印在所有方面都取代了传统制造技术，因为这两种技术各有优势和劣势。以下是这两种技术优势的简要总结：
| 金属3D打印 | CNC加工 |
| 周转更快 | 批量生产 |
| 原型和小批量生产 | 固体表面结构 |
| 易于实现复杂的设计 | 使用3D打印无法获得的材料和技术特性需求 |
| 减少浪费 | 大型零件 |
| 定制和适应性 | 坚固的零件 |
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