激光束和電子束的金屬3D打印技術比較
激光束式和電子束式對形狀的再現(xiàn)性均有擅長和不擅長的部分。主要包括以下幾個方面：
（1）極限造型角度方面，經(jīng)確認，所有裝置在相對于水平面約30度的角度下都發(fā)生形狀崩塌。40度時沒有發(fā)生，因此低于40度的角度應該需要用支撐體造型。
（2）橫孔方面，在激光束式中，φ（直徑）為0.5mm的孔出現(xiàn)變形，但φ為1～10mm可以再現(xiàn)孔的形狀，并去除粉末。而在電子束式中，φ為0.5～8mm的孔就堵死了。這是因為，預熱導致假燒結(jié)，實施噴砂清理時，小直徑的孔噴不到?！叭绻侵本€形狀，用鐵絲等捅一捅就能去除粉末。不過，如果是冷卻水管等形狀復雜的構(gòu)造部件，應該很難去除粉末”。
（3）圓棒的最小直徑和（4）板的最薄厚度方面，激光束式比較有優(yōu)勢。以圓棒為例，激光束式針對φ0.3mm的設計值能再現(xiàn)φ0.29mm的圓棒，而電子束式在設計值為φ0.3mm和φ0.5mm時，都是再現(xiàn)φ0.75mm的圓棒。估計是因為激光束式不會出現(xiàn)假燒結(jié)，所以僅掃描的部分幾乎完全正確地進行了燒結(jié)。不過，對這種細薄形狀進行細長造型時，在積層方向的高度方面，電子束式比較占優(yōu)勢。利用激光束式進行薄板造型的話，厚度為0.3mm時最大只能造型7.3mm的高度。估計是因為，造型中的殘余應力導致變形，造成了層間錯位。（5）縫隙部分和邊緣部分的形狀方面，實際的造型物均比設計值稍窄一些，其中激光束式的偏差相對較小，再現(xiàn)性更出色。（6）銳角部分的形狀也是激光束式的形狀再現(xiàn)性更優(yōu)異，而電子束式?jīng)]有因為變形導致形狀崩塌。
近年的金屬3D打印機通過提高粉末的品質(zhì)和熱源的輸出等，大幅提高了立體模型的密度。不過，立體模型依然會殘留微小的氣泡（氣孔）。該公司觀察截面發(fā)現(xiàn)，“造型后出現(xiàn)了多個20μm以下的氣孔”。
某公司通過HIP處理擠破了這些氣孔。實施密度測量確認，密度有所改善＊3。機械強度方面，經(jīng)過HIP處理后，拉伸強度有所降低，不過斷裂伸長率得到改善。激光束式和電子束式在實施HIP處理前和處理后“都實現(xiàn)了比作為普通鈦64銷售的板材優(yōu)異的值”。
觀察截面組織發(fā)現(xiàn)，由于激光束式不進行預熱就造型，因此溫度變化比較激烈，從組織上來看，形狀與實施溶體化和時效處理后的組織非常接近。而電子束式由于實施了預熱，組織形狀看上去像是混合了針狀組織一樣。晶粒的生長方向均朝著積層造型方向生長。由于通過HIP處理進行了加熱，二者整體都變成了針狀組織。
通過HIP處理有望大幅改善的是疲勞強度。研究機構(gòu)公司實施旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗發(fā)現(xiàn)，激光束式和電子束式都通過HIP處理提高了疲勞極限。激光束式的疲勞強度（應力振幅）稍高一些。不過，通過實施HIP處理，疲勞強度大幅提高，二者基本相同了。
具體而言，從實施107次疲勞試驗后的應力振幅（疲勞強度）來看，激光束式單體（造型后的狀態(tài)）的應力振幅為360～370MPa，電子束式單體約為250MPa，而經(jīng)過HIP處理后確認，強度都提高到了600MPa。
以上介紹了研究機構(gòu)公司針對金屬3D打印機的形狀再現(xiàn)性和機械強度實施驗證的結(jié)果。這些驗證只是該公司在目前擁有的積層條件下實施的。山本表示，“為了實現(xiàn)更出色的造型，今后還將大力開發(fā)積層條件”。
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