天津3D打印教学实验室建设指南

时尚界给人的印象是创新，另类，抽象，但时尚也是应用3D打印机的**。设计师想要创造出令人惊叹的珠宝，可以利用3D打印机轻松实现。像阿迪达斯或耐克这样的大型企业也发现了3D打印机的优势。首先，3D扫描可以使鞋子与用户**匹配，提供**的行走舒适感。3D打印使设计师能够为鞋子创造新的结构，特别是用于鞋底的生产，为他们的顾客提供穿着鞋子的舒适性。
由于新的设计自由度，借助3D建模，工程师可以查看零件内部并根据需要进行调整。例如，添加晶格结构以使零件轻量化。制造技术让生产不再是满足工业要求的零件的限制。比如现实中使用3D技术重建1957年的经典XKSS模型，大众汽车集团的3D打印工具和备件，以及福特的全功能3D打印制动器等。
3D打印技术可以灵活调整机械部件的内部，比如不需要生产完全填充的部件，而是将部件内部打印成网格结构。这样可以减轻零件的重量，降低生产成本。当然，航空航天使用3D打印机的另一个优点是精确，3D打印机为工程师提供了高度精确的零件，这对于乘客和货物的安全至关重要。
医疗领域一直在使用3D打印机，比如我们以前讲到的3D打印皮肤组织或器官等。牙医使用3D打印技术，可以获取患者下颌的图像，还可以生成3D打印牙套，矫正器，植入物，假牙和牙冠。3D打印机在牙科行业中是有益的，因为它可以大规模定制，甚至可以快速生产出符合我们需求的产品。通过对患者颌骨进行3D扫描，软件可以精确地设计所需内容，**贴合，然后3D打印机将立即生成该部件，使用生物或人体安全材料制作，以确保患者的健康和安全。

3D打印正在获得工业制造业越来越多的重视，但即便是很多看好3D打印技术的制造业人士，对3D打印所能实现的产品形状感到乐观，但对3D打印所能实现的力学性能感到疑虑。在金属加工过程中，发生着许多微妙的事情。
就拿选择性激光熔化技术来说，在激光对粉末的融化加工过程中，每个激光点创建了一个微型熔池，从粉末熔化到冷却成为固体结构，光斑的大小以及功率带来的热量的大小决定了这个微型熔池的大小，从而影响着零件的微晶结构。并且，为了熔化粉末，必须有充足的激光能量被转移到材料中，以熔化中心区的粉末，从而创建完全致密的部分，但同时热量的传导**出了激光光斑周长，影响到周围的粉末，出现半熔化的粉末，从而产生孔隙的现象。
冶金性能方面还与金属3D打印过程的诸多条件相关。加工参数的设置、粉末的质量与颗粒情况、加工中惰性氛围的控制、激光扫描策略、激光光斑大小以及与粉末的接触情况、熔池与冷却控制情况等等都带来了不同的冶金结果。
通常来说加工越快，表面粗糙度越高，这是两个此起彼长的相关变量。另外，残余应力是DED以及SLM加工技术所面临的共同话题，残余应力将影响后处理和机械性能参数。不过，根据3D科学谷的市场研究，根据对冶金方面的驾驭能力，残余应力也可以用来帮助促进再结晶和细小的等轴晶组织的形成。
对于金属打印过程中微观结构的理解和新合金的加工性能已经获得了不少的进步。同时还观察到微观结构的非均质性，在这方面通过表征工作（柱状晶、高取向、孔隙度等）获取对加工冶金学的进一步理解，从而不仅提高金属3D打印的工艺控制能力，还为材料制备以及后处理提出了新的要求。

模具对于生产力有着很大的提高，许多批量生产的产品还是使用大量模具进行制造加工。同是，对于制作个性化有设计感产品时有时也需要要模具的辅助，例如饼干制造，糕点烘焙行业。因此，可见模具在我们生活中还是扮演着十分重要的角色。
然而，3D打印技术虽提倡定制化生产，却也带给了模具生产一条新的思路。通过3D打印的模具，或许具有*到的设计优势、有定制化不同的生产优势，或许能给模具的功能带来不同的提升。总而言之，目前已经有不同的领域，包括工业制造、生活制造、医疗制造上多个领域都已经有了3D打印制造模具的经典案例了。
热冲压模具需要冷却液通道，以确保使退火金属板材的温度快速降低至200摄氏度以下。在以往，通常需要采用在模具中直接钻孔的方式制成冷却液通道，因此，几乎不可能在表面上产生连续位置，对于复杂形状的模具则更是如此。而现在，借助3D打印技术，舒勒公司正在制造使通道符合更完近净形的原型模具。因此可确保组件的所有部位能以同等速度快速冷却，从而实现更好的零部件特性。
3D打印的组合模在高达95%的程度上具有与实际模具相同的机械性能和技术特性。

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。