用鐵和鎢進行3D列印

金屬3D列印並不新奇，可用於3D列印的金屬正在快速增加。最近的一個實驗突破是在室溫條件下進行液態金屬的3D列印，這使很多讀者聯想到電影《終結者2：審判日》。為了更直接和接近實際應用，工業3D印表機供應商ExOne向金屬和陶瓷粉末中加入中滲銅的鐵和硬質鎢，這一系列金屬和陶瓷粉末可用於多材料M-Flex印表機。

該公司發現用鐵進行3D部件列印，用以代替現有的不銹鋼列印部件有很大需求，主要原因之一是它的低成本。ExOne的首席技術官Rick Lucas在接受Design News採訪時稱。鐵的成本僅為不銹鋼的25%。材料成本占總零件成本比率也取決於零件的尺寸：當製造的零件尺寸小於人手，材料成本大約只有總零件成本的10-15%。

但當零件變大，材料可以超過成本的30%。“這是很重要的，” Lucas告訴我們，“你在很多工業應用中找不到不銹鋼的身影，如汽車配件、機床、重型設備和支撐結構。這些應用中考慮到成本和強度，鐵是必需的。”相反，ExOne的客戶中不銹鋼零件主要是應用在葉輪和磨料類型泵。

ExOne與一個名為快速原型+製造(rp+m)的設計和製造公司合作開發硬質鎢3D列印。rp+m提供快速成型、增材製造、快速生產、3D列印和內部掃描。在這個項目中，兩個公司集中於設計3D列印產品，以保護人們和環境免受電離輻射。rp+m與它的合作夥伴，Radiation Protection Technologies公司一起，生產硬質鎢產品，在醫學影像和航空業中提供替代鉛的解決方案。

ExOne提供兩種新的粘合劑：矽酸鈉和酚醛來替代呋喃。在砂成型和鑄造行業，酚醛樹脂粘結劑是和陶瓷砂一起用於3D列印模具和內核。“根據零件的形狀和幾何，你可能需要一些比呋喃強度高的東西，” Lucas說。創建一個酚類的高強度模或核，允許鑄造更高溫度的合金，減少模具或內核的膨脹量，提高鑄件品質。液壓設備,重型設備,泵行業以及航空和汽車領域的客戶，需要這種新粘結劑材料。水玻璃粘結劑是呋喃的一種環保替代物，能夠減少鑄造時的煙霧和氣體。

包括M-Flex在內的ExOne公司的所有3D印表機，都是用一個打印頭將粘合劑通過噴射分佈到特殊配方材料的基礎層上。M-Flex的建造腔尺寸為400mmx250mmx250 mm(15.7英寸×9.8英寸×9.8英寸)，速度高達30秒/層。它是為製造短運行金屬零件或金屬零件原型設計的。

M-Flex目前可用的材料包括矽砂、陶砂、不銹鋼、玻璃、銅、鐵、鎢。Lucas告訴我們，目標是每六個月開發至少一種可用的新材料。

公司的內部材料應用實驗室目前進行幾個其他材料不同發展階段的開發。這些包括氧化鋁、碳化矽、鉻鐵礦、鈦、石墨、氧化鋯、鉻鎳鐵合金、鋁、工具鋼和鎂。“我們設計的M-Flex 可列印多個材料，同時可以讓用戶改變設置來優化他們的特定需求,” Lucas稱。

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