پرینت سه بعدی فلزی یک فناوری پردازش حرارتی دیجیتال است. فناوری های چاپ سه بعدی فعلی برای تهیه فلزات عمدتاً عبارتند از: ذوب لیزری انتخابی (SLM)، ذوب انتخابی پرتو الکترونی (EBSM)، شکل دهی نزدیک به شبکه لیزری (LENS) و غیره.
امروزه، ذوب لیزری انتخابی (SLM) بیشترین کاربرد را دارد. موادی که معمولاً در این فناوری استفاده می شود، آلیاژهای تیتانیوم با عیار بالا و گران قیمت، فولاد ضد زنگ مقرون به صرفه و آلیاژهای آلومینیوم نسبتا مناسب هستند. یک نسل از مواد، یک نسل از تجهیزات، کیفیت و دقت اشیاء ساخته شده از مواد مختلف متفاوت است و کاربرد آنها نیز متفاوت است.
به عنوان یک ماده خام کلیدی برای چاپ سه بعدی محصولات فلزی، کیفیت پودر فلز تا حد زیادی تاثیر قالب گیری نهایی محصول را تعیین می کند. بنابراین، پودر با کیفیت بالا برای توسعه فناوری چاپ سه بعدی فلز بسیار مهم است. مواد پودری به عنوان ماده اولیه اولیه، مستقیم و کلیدی پرینت سه بعدی فلزی، مواد پودری با کیفیت بالا و کم هزینه هستند.
به عنوان یک نوع جدید از مواد ساختاری فلزی سبک وزن، تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم به طور گسترده در زمینه های هوافضا، انرژی نفت، کشتی سازی، شیمیایی، بیولوژیکی، پزشکی و سایر زمینه ها با یک سری خواص عالی مانند استحکام ویژه بالا و مقاومت در برابر خوردگی خوب استفاده شده است. آلیاژ تیتانیوم پرینت سه بعدی به عنوان یک سیستم مهم و کانون تحقیقاتی پرینت سه بعدی فلزی، نه تنها می تواند میزان استفاده از مواد را بهبود بخشد، بلکه مشکلات دشوار ذوب شدن آلیاژ تیتانیوم و آلودگی آسان را نیز حل می کند.
در سال های اخیر، با بلوغ مداوم و بهبود فناوری چاپ سه بعدی، چاپ سه بعدی تیتانیوم به یک هدف تحقیقاتی کلیدی در زمینه هوافضا تبدیل شده است. با در نظر گرفتن آلیاژهای تیتانیوم برای هوافضا به عنوان مثال، چاپ سه بعدی حتی می تواند 30 درصد از مواد را در مقایسه با فرآیندهای سنتی صرفه جویی کند. هزینه، برخی قطعات بزرگ و پیچیده آلیاژ تیتانیوم پرینت سه بعدی تایید مهندسی را در زمینه ساخت خودرو و هوانوردی تکمیل کرده اند.
به دلیل زیست سازگاری خوب، پرینت سه بعدی مواد مبتنی بر تیتانیوم نیز به طور گسترده در زمینه پزشکی استفاده شده است. دادههای سیتی اسکن بیمار بیشتر مدلسازی میشوند و پروتزهای شخصیشده از طریق فناوری چاپ سه بعدی طراحی و ساخته میشوند. در زمینه پزشکی در داخل و خارج از کشور استفاده شده است. نتایج ثمربخشی به دست آمده است. موارد موفق زیادی از پرینت سه بعدی جمجمه، جناغ، دندان، مفاصل و غیره در عملیات بالینی وجود داشته است و برخی از محصولات که توسط فنجان های استابولوم نشان داده شده اند به تولید انبوه رسیده اند.
تهیه مواد آلیاژی مبتنی بر آهن با کارایی بالا در حال حاضر تمرکز تحقیقات علمی در داخل و خارج از کشور است. با توجه به طیف گسترده ای از منابع و قیمت های پایین، مواد آلیاژی مبتنی بر آهن که توسط مواد فولادی ضد زنگ نشان داده می شوند، یکی از اولین مواد فلزی مورد استفاده در چاپ سه بعدی هستند و به طور گسترده در زمینه چاپ سه بعدی مورد مطالعه و استفاده قرار گرفته اند.
در مقایسه با فناوری ریخته گری و آهنگری سنتی، فولاد ضد زنگ چاپ سه بعدی دارای خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی عالی مانند استحکام بالا، مقاومت عالی در دمای بالا، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر خوردگی و غیره است، همراه با دقت ابعادی بالا و استفاده از مواد، در حمل و نقل هوایی. به طور گسترده ای در صنایع هوافضا، خودروسازی، کشتی سازی، ساخت ماشین آلات و سایر صنایع استفاده می شود.
سوپرآلیاژها به دلیل عملکرد خوب خزشی در دمای بالا، مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر سایش، برای خدمات طولانی مدت در شرایط شدید مانند دمای بالا، لرزش فشار بالا و خوردگی مناسب هستند. آنها در هوافضا، تیغههای موتور خودرو، استاتورها، محفظههای احتراق و غیره استفاده میشوند. دیسکهای توربین و ابزارهای برش، نیروی زغالسنگ، انرژی هستهای، نفت و سایر زمینهها به طور گسترده مورد علاقه محققان علمی هستند.
به عنوان یک ماده آلیاژی سبک وزن، آلیاژ آلومینیوم معمولاً دارای مزایای وزن سبک، استحکام بالا، انعطاف پذیری خوب و مقاومت در برابر خوردگی است. نقش بسیار مهمی در زمینه های هوافضا، خودرو و کشتی ایفا می کند. توسعه فناوری چاپ سه بعدی آلیاژ آلومینیوم به یکی از نقاط داغ تبدیل شده است. با توجه به یک سری ویژگیهای عالی مانند هزینه کم، زمان چرخه کوتاه، دقت بالا، عدم نیاز به قالب و قالبگیری خالص، فناوری چاپ سه بعدی زمانی به وجود آمد که فناوری سنتی قادر به پاسخگویی به تولید سبک و ترکیبی قطعات دقیق پیچیده نبود. .
مطالعات نشان دادهاند که آلیاژهای آلومینیوم پرینت سه بعدی میتوانند به قطعات متراکم، ساختارهای ظریف و خواص مکانیکی قابل مقایسه با قطعات ریختهگری یا حتی بهتر از قطعات قالبگیری شده دست پیدا کنند. در مقایسه با قطعات فرآیند سنتی، کیفیت آن را می توان 22٪ کاهش داد، اما هزینه آن را می توان 30٪ کاهش داد. علاوه بر این، فلزات و مواد آلیاژی مانند مس و منیزیم. Sn همچنین به طور گسترده در زمینه های هوانوردی، صنایع نظامی، خودرو و آثار هنری مورد مطالعه و استفاده قرار گرفته است.