看吧，硬质合金也能用3D打印

在近期落幕的东莞智博会中，琳琅满目的3D打印设备成为了展会一大亮点，毫无疑问，3D打印将是未来工业4.0不可或缺的组成，随着塑料材料3D打印技术相对成熟，金属3D打印技术也正凸显出巨大的发展潜力，成为当今重要的发展方向和研究热点。

直接金属3D打印有两大类主流的技术，是选择性激光熔化（SLM）和直接金属激光烧结（DMLS），虽然两种技术均采用高功率激光器，但在SLM的情况下，颗粒完全熔化在一起，而在DMLS中，颗粒仅被烧结。事实上它们都不能完美适合用来打印硬质合金产品。

直接能量沉积（DirectedEnergyDeposition）是一种新出现的3D打印技术，缩写为DED，与选择性激光熔化（SLM）和直接金属激光烧结（DMLS）相比，金属丝或粉末在沉积时直接馈送到能量源，再逐层打印 这使得DED技术可以同时打印多种材料，包括可打印任何含钨、钼、钽、铌等耐热耐高温的合金，DED的多轴打印系统可以将钨钼等材料打印到现有零件上。

硬质合金是以碳化钨和钴为主要成分烧结而成的复合材料，是一种非常硬的材料，经常使用在机械和汽车工程和建材行业。硬质合金模具是钢模的的寿命十几倍乃至几十倍，硬质合金模具高硬度、高强度、耐腐蚀、耐高温并且膨胀系数小。在硬质合金的3D打印过程中，最大的困难就是，钨的熔点高，但钴却很低，当激光达到的温度足以将WC熔化时，钴承受不住高温就会蒸发，凝固后合金组织无法满足作为硬质合金的要求。

而直接能量沉积技术的原理是使用喷嘴将不同原材料推送至熔池，使用聚集的热源将材料熔融后一层一层沉积在基板上，进而成形，也就避免了材料耐受温度异别的问题。例如就有一家知名的美国企业制造的DED打印机能将粘合剂材料钴沉积到金属粉末床上，打印过程中，放置钴材料的部分被放置在一个炉子里，在那里烧结粘合剂，再与钨结合，创造最后的部分。DED工艺成品接近锻造金属的性能，从真正意义上来说，它与粉末烧结法还有一点差距，与任何AM工艺一样，它严重依赖于材料和沉积后的热处理，但基本已能满足锻件的一般应用要求。

研究表明，DED技术能打印出均匀致密的硬质合金成品，一般可以使用市场上已有的金属原材料来制造传统的各种合金。传统的烧结工艺固然可靠，但对于一些复杂精细的异形件材料来说，3D打印做到了化繁为简，DED过程显示出优良的性能和几何形状使人们不得不惊叹，提高生产效率如此简单。

从真正意义上来说，3D打印还没有走向完美的工业普及，什么是完美的，精准、致密、高效、节能、环保。人们探索3D打印技术的历程才刚刚开始，正如人类早就知道的那样，3D金属打印可以像其他材料打印一样无所不能。随着步入探索宇宙的时代，人类已经利用3D打印对钨钼金属进行更多的专门化应用，从航天器上的钨铜喷嘴，核辐射屏蔽到印刷电路板（PCB）上的导电组件，很快它也将能打印硬质合金产品，科技进步永远比我们想的更快。

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