看吧，硬質合金也能用3D列印

在近期落幕的東莞智博會中，琳琅滿目的3D列印設備成為了展會一大亮點，毫無疑問，3D列印將是未來工業4.0不可或缺的組成，隨著塑膠材料3D列印技術相對成熟，金屬3D列印技術也正凸顯出巨大的發展潛力，成為當今重要的發展方向和研究熱點。

直接金屬3D列印有兩大類主流的技術，是選擇性鐳射熔化（SLM）和直接金屬鐳射燒結（DMLS），雖然兩種技術均採用高功率雷射器，但在SLM的情況下，顆粒完全熔化在一起，而在DMLS中，顆粒僅被燒結。事實上它們都不能完美適合用來列印硬質合金產品。

直接能量沉積（DirectedEnergyDeposition）是一種新出現的3D列印技術，縮寫為DED，與選擇性鐳射熔化（SLM）和直接金屬鐳射燒結（DMLS）相比，金屬絲或粉末在沉積時直接饋送到能量源，再逐層列印 這使得DED技術可以同時列印多種材料，包括可列印任何含鎢、鉬、鉭、鈮等耐熱耐高溫的合金，DED的多軸列印系統可以將鎢鉬等材料列印到現有零件上。

硬質合金是以碳化鎢和鈷為主要成分燒結而成的複合材料，是一種非常硬的材料，經常使用在機械和汽車工程和建材行業。硬質合金模具是鋼模的的壽命十幾倍乃至幾十倍，硬質合金模具高硬度、高強度、耐腐蝕、耐高溫並且膨脹係數小。在硬質合金的3D列印過程中，最大的困難就是，鎢的熔點高，但鈷卻很低，當鐳射達到的溫度足以將WC熔化時，鈷承受不住高溫就會蒸發，凝固後合金組織無法滿足作為硬質合金的要求。

而直接能量沉積技術的原理是使用噴嘴將不同原材料推送至熔池，使用聚集的熱源將材料熔融後一層一層沉積在基板上，進而成形，也就避免了材料耐受溫度異別的問題。例如就有一家知名的美國企業製造的DED印表機能將粘合劑材料鈷沉積到金屬粉末床上，列印過程中，放置鈷材料的部分被放置在一個爐子裡，在那裡燒結粘合劑，再與鎢結合，創造最後的部分。DED工藝成品接近鍛造金屬的性能，從真正意義上來說，它與粉末燒結法還有一點差距，與任何AM工藝一樣，它嚴重依賴於材料和沉積後的熱處理，但基本已能滿足鍛件的一般應用要求。

研究表明，DED技術能列印出均勻緻密的硬質合金成品，一般可以使用市場上已有的金屬原材料來製造傳統的各種合金。傳統的燒結工藝固然可靠，但對於一些複雜精細的異形件材料來說，3D列印做到了化繁為簡，DED過程顯示出優良的性能和幾何形狀使人們不得不驚歎，提高生產效率如此簡單。

從真正意義上來說，3D列印還沒有走向完美的工業普及，什麼是完美的，精准、緻密、高效、節能、環保。人們探索3D列印技術的歷程才剛剛開始，正如人類早就知道的那樣，3D金屬列印可以像其他材料列印一樣無所不能。隨著步入探索宇宙的時代，人類已經利用3D列印對鎢鉬金屬進行更多的專門化應用，從航天器上的鎢銅噴嘴，核輻射遮罩到印刷電路板（PCB）上的導電元件，很快它也將能列印硬質合金產品，科技進步永遠比我們想的更快。

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