材料加工與製造
積層製造(additive manufacturing)
積層製造,俗稱 3D 列印,是依數位模型逐層堆疊出零件,只在設計指定之處加入材料。這與切削(從一整塊挖除材料)以及成型(需要成形模具)正好相反。由於它只是把薄層一層層疊起來,印表機能一次做出鑽頭或模具都無法產生的中空、點陣、內部複雜的形狀,且完全不需針對特定零件的模具。
方法眾多。熔融沉積(FDM)像熱熔膠槍一樣擠出熔融的高分子線材,描繪出每一層。光固化(SLA)用光把液態樹脂硬化。粉床熔融,如選擇性雷射熔融,鋪一薄層金屬粉,用雷射或電子束熔化一個斷面,再重複。金屬積層製造本質上就是一次一小道地把零件「銲」出來,也就是金屬極快速地一再熔化與凝固。
這種反覆的快速熔化蓋下強烈的顯微組織指紋,而誠實正在此處要緊。金屬列印件往往有沿堆疊方向排列的柱狀晶,因此具異向性,層與層之間常比層內更弱。它們因劇烈加熱冷卻而帶有高殘留應力,可能含有孔隙與未熔合缺陷,表面粗糙,因此使用前通常需要應力消除、熱均壓(HIP)與切削加工。積層製造對複雜、少量、輕量化零件很有威力,但要驗證一個列印件確實很難,正因為製程如此強烈地塑造了組織。
以雷射粉床熔融列印的鈦支架一次熔化一小道,凝固成沿堆疊高度的柱狀晶;出來時帶有殘留應力與部分孔隙,因此在上機前經應力消除、熱均壓(HIP)與切削加工。
列印金屬就是一道一道把零件銲出來,因此繼承了類似銲道的異向性、殘留應力與孔隙。
金屬列印件通常具異向性(層間較弱),並因快速凝固帶有殘留應力與孔隙,故通常需要後處理;列印件並非自動就和鍛製件一樣好。
又称
另见