石家庄3D打印教学实验室建设指南 3D打印教学解决方案

金属3D打印技术能够制造复杂的功能集成零部件，这一优势在铜金属制造领域也同样能够得到体现，比如说在铜电感线圈制造领域，金属3D打印技术就可以用于替代传统制造工艺，直接制造复杂电感线圈, 避免对于组装的需求和因焊接带来的不足。关于铜的3D打印技术呈现出越来越经济多样的发展态势，Markforged推出了其金属X打印机适用的材料-铜，本期进一步来了解Markforged解决方案的几大特点。
    使用Markforged铜材料进行3D打印与其他材料打印是一样的过程，在Metal X系统上使用现有的硬件和软件系统进行打印工作。在基于云的切片软件Eiger的材料下拉菜单中选择“铜”，然后立即开始打印，目前在Metal X上切换材料大约需要10分钟。
    Metal X利用熔丝制造（FFF）技术，使得3D打印铜变得简单。铜金属粉末与粘结剂混合加工成长丝，3D打印完成后，用户清洗零件脱蜡，然后将零件装入熔炉中，熔炉去除残留的粘结剂，然后将粉末烧结成终的全金属零件。

市场上对不锈钢3D打印新型材料的研究甚少，大部分集中在钛金属材料、铝合金以及复合材料的增材制造研究。而3D打印-增材制造零件的性能对于加工工艺参数较为敏感。要获得稳定的打印结果往往需要大量的实验来确定针对性的加工工艺参数。
为了尽快逼近优化的打印参数组合，研究人员将输入参数分为两类：一类是热输入参数包括激光功率、扫描速度和激光高斯热源半径；另一类是材料参数，包括热导率、密度、比热、熔点和激光吸收率。通过统计方法对该模型的不确定性进行校正，结合设定的单道打印实验结果对模型偏差进行校正。终利用该模型优化出打印马氏体钢AF9628的优工艺参数，终获得致密度大于99.25%的实验样件，拉伸强度大于1.4GPa。
要注意的是使用激光熔化金属粉末的3D打印过程中，会形成一定的孔隙，从而导致意外的缺陷。研究人员通过不断的实验来探索哪种激光设置可以防止缺陷发生。
德州A&M大学选择了一个受焊接启发的现有数学模型，以预测在不同的激光速度和功率设置下，单层马氏体钢粉将如何熔化。通过将他们在熔化粉末中观察到的缺陷类型、孔隙数量与模型的预测值进行比较，他们可以略微更改其现有框架，从而改善后续的预测。经过几次这样的迭代之后，如果一组未经测试的新激光设置会导致马氏体钢中的缺陷，那么数学模型框架就可以正确预测此类激光设置结果，而*进行类似实验，此过程较省时。通过结合实验和建模，研究人员开发出一种简单、快速、循序渐进的程序，从而用来确定哪种设置适合马氏体钢的3D打印。

3D 打印的钛植入体为某些重症带来了希望。乍看之下，这些小小的灰色物体平平无奇，但它们却能改变一个人的生活。它们名为椎间融合器，是一种脊柱植入体，用于固定两节脊椎之间的间隔，恢复脊椎体的自然高度。为成功实现这项功能，融合器必须满足严格的设计要求。除了能承受机械压力，它们还必须轻质且具有生物相容性，不会让人体产生排斥反应。
3D 打印融合器的原型：长期以来，脊椎融合都是椎间盘**不得已之下的后手段，但如今 3D 打印融合器可以将脊椎体恢复到自然高度，让患者没有疼痛地自由活动。为此，融合器不仅要具备生物相容性，还要有足够的韧性，以确保不会撕裂或破碎。
融合器本身采用生物相容性钛合金制成。融合器制造商面临的主要难题之一就是怎样使表面的孔隙度准确满足要求，“多孔结构能促进骨结合，也就是活骨组织和植入体表面之间的结构性和功能性连接。车削、铣削、铸造等传统方法几乎不可能做出这种结构，所以 3D 打印具有显著的竞争优势。”

在众多材料中，有下列这几类常见的3d打印材料：
一、金属材料：包括不锈钢、金、银、钛金属等
不锈钢坚硬，而且有很强的牢固度；金、银及钛金属金、银及钛金属等这些金属材料都是采用SLS的；钛金属是3D打印机经常用的材料；
二、ABS塑料类：BS是FDM打印技术为常见的打印材料，颜色可选性多，可以打印制作各类创意的家居饰品，亦或是诸如乐高等趣味玩具，是消费级3D打印机用户中意的打印耗材之一
三、**塑料熔丝：**塑料熔丝是非常常用的打印材料，尤其是对于消费级3D打印机来说。**可以降解，是一种环保的材料
四、陶瓷粉末：陶瓷粉末材料采用SLS技术进行烧结完成，当然3D打印并不能完成陶瓷的高温烧制，需在打印完成之后进行高温烧制
五、树脂材料以光聚合树脂为原料3D打印的透明肝脏模型；
六、石墨烯材料：石墨烯是目前世间轻薄、坚硬的新型纳米材料。

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