對(duì)于有些工程師，3D打印或許以一種不受歡迎的方式突然出現(xiàn)。公司管理層們看到3D打印如何拯救世界、如何將幾百個(gè)零件的裝配體減少至一個(gè)、如何加工表面蒙皮的超輕點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)零件等報(bào)道，工程師們迫于壓力仔細(xì)研究3D打印零部件及工藝。在某些情況下，他們能得到想要到結(jié)果。

背景

    金屬3D打印常見的形式是粉末床熔融。這類工藝使用熱源（SLM工藝使用激光，EBM工藝使用電子束）逐點(diǎn)將粉末顆粒熔融在一起，逐層加工至物件完成。粉末床熔融系統(tǒng)有熱源和粉末分布控制機(jī)制。

    直接能量沉積法（DED：Directed Energy Deposition）和粘結(jié)劑噴射法也可以用來3D打印金屬物件。前者把粉末或者金屬線材送至熱源，后者把液態(tài)粘結(jié)劑沉積在金屬粉末床上。打印完成后，后者對(duì)物件進(jìn)行熱處理、爐內(nèi)燒結(jié)。

    在金屬3D打印過程中，可能會(huì)出現(xiàn)大量設(shè)備操作者試圖避免的問題，包括孔隙、殘余應(yīng)力、致密度、翹曲、裂紋及表面光潔度等。

表面光潔度

    在金屬3D打印件放置陳列室或用于發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室前，它已經(jīng)經(jīng)歷了大量類似CNC加工、噴丸或噴砂后處理工藝，因?yàn)?D打印出來的金屬件表面是凹凸不平的。

    受工藝本性的影響，直接能量沉積法生產(chǎn)的是接近最終形狀的零件，它必須進(jìn)行CNC處理以滿足相應(yīng)規(guī)格要求。粉末床熔融方式生產(chǎn)的零件更接近其最終形狀，但是其表面依然粗糙。為提高表面光潔度，可采用更細(xì)的粉末、更小的層厚。

    但這種方式會(huì)提高材料成本，故需要在表面光潔度和成本間取平衡。由于所有的粉末床熔融工藝生產(chǎn)的零件都需要進(jìn)行后處理以達(dá)到相應(yīng)規(guī)格，有時(shí)采用粒徑較粗的粉末可以降低成本。由于不管零件表面如何粗糙，零件都可以采用不同等級(jí)的后處理操作。這也意味著相對(duì)于金屬3D打印可能出現(xiàn)的其他問題，表面光潔度沒那么重要。

孔隙

    零件3D打印過程中，內(nèi)部非常小的孔穴會(huì)形成孔隙，這可由3D打印工藝本身或者粉末引起。這些微孔會(huì)降低零件的整體密度，導(dǎo)致裂紋和疲勞問題的出現(xiàn)。