材料一直是3D打印成功的关键。但金属材料可以实现新的设计以及新的机械性能。
Leslie Langnau，管理编辑
每年3D印刷似乎都有一个新的热门主题。今年，它是材料。几个研究小组预测了该部门的强劲增长。例如，iDtechex说3D打印在2015-2025年期间，金属的产量将以32%的速度增长。
为了支持这一预测，GE航空计划投资35亿美元在新工厂安装EOS M-280添加剂机，到2020年打印10万个燃料喷嘴，而Arcam将使用AM设备制造超过5万个整形植入物。
因此，预计购买钛合金将达到金属市场的31％。预期生长的其他金属包括钴，镍和铝合金。
制造机床钻
今年更令人兴奋的发展之一是添加剂制造钻头。
钻头冷却液管道的形状优化了冷却液的几何惯性矩和流量。试验发现，选择这种类型的横截面可使流量增加30%。冷却剂在1.6到3bar的压力下流动。
Mapal是一个用于高科技钻井解决方案的智库。最近，它使用来自概念激光器的Lascusing系统制作金属QTD插入钻头。
QTD位背后的设计提供了良好的芯片变形和可靠的芯片拆卸，因为它的几何形状。插入件处于稳定的棱镜连接中。Mapal提供四种类型的钢材，不锈钢，铸铁和铝。
MAPAL QTD插入钻头详细介绍。但是，来自金属粉末和激光熔化系统的添加剂制造完全是新的设计方法。
QTD镶齿钻头以前的直径为13毫米或更大，因为冷却剂供应通常位于工具体内。然而，这样的设计会削弱钻头的核心，使其不稳定。此外，冷却通道必须很小，这就减少了冷却液流向插入件。
新的钢制工具体设计有螺旋冷却通道，通常不用于小直径。但即使是实心钻头，其直径也可以达到8 - 12mm。
新的螺旋冷却概念
新的qtd系列镶钻是使用添加剂激光熔化制造的。这些是混合制造的部件;刀柄是常规加工和钻头是激光熔化与添加剂的方法。这种方法使制造过程明显更经济。混合策略是一个很好的选择;简单的部件被加工，更复杂的区域被附加起来。
在制造业中，将金属粉末添加到钻头中是一项了不起的成就。这种能力导致了通过钻头输送冷却剂的更有效的形式，使用了螺旋形、略呈三角形的管道，这是不能使用数控加工的。
从传统制造策略转向增材制造的最大优势是，它促进了全新的几何形状，提高了工具的性能。另外，该钻头采用了螺旋管冷却概念，可以更好地冷却钻头。与以前采用y导流的中央冷却剂供应相比，螺旋冷却剂路径增加了100%的冷却剂流量。它还增加了核心的稳定性，因为冷却剂管道平行于长笛。
冷却剂管道还具有略微三角形的形状，而不是通常的圆形形式。该形状优化了惯性的几何力矩和流速。试验发现，选择这种类型的横截面可使流量增加30%。通过CNC加工通常不能生产这样的冷却剂谱。冷却剂在1.6到3bar的压力下流动。
新设计允许制造较小的钻头直径。使用不锈钢1.2709。这些位是通过概念激光溶解过程进行的，这也消除了在CNC过程中可能发生的位中的任何构建张力。
QTD钻头分为10 × 10或11 × 11单元。在一次安装中可生产100至121个钻头。400w激光器的建造速度在6到18厘米³/h之间。在加工过程中，激光将粉末材料加热到60到70°C进行熔化。
使用3D打印来制作新材料
密苏里州科技大学研究员Frank Liou，Michael和Joyce Bytnar产品创新和创造力教授，以及Jagannanthan Sarangapani，William A. Rutledge-Emerson Electrical Co.卓越的电气和计算机工程教授，是目前尚未存在的开发材料借助3D打印机。
他们希望创造出比传统金属更坚固、更轻的新型金属材料。好处是这些材料可能更便宜，生产效率更高。研究人员称他们的过程为网络制造技术，它包括增材制造过程建模、传感器网络和无缝过程集成。
这种网络制造的材料被称为结构非晶金属(SAMs)。与其他基于粉末的3D打印技术一样，激光熔化一层一层沉积的粉末金属来创建物体。关键是要得到正确的冷却速率，使金属成为非晶态而不是自然形成的晶体。
新的钢粉在金属材料市场中出现3D印刷。这些粉末，来自Nanosteel，西装粘合剂喷射3D打印机。由这种钢制的零件可以处理高磨料的环境。
地对空导弹的内部结构是随机的，就像沙滩上的沙粒。晶体金属会沿着其有序的胞状结构断裂，而非晶态金属则没有图案，因而不易断裂。此外，晶粒越小，金属材料的强度越大。因此，SAMs比传统金属更硬、更强，断裂韧性也更高。这些材料也往往具有低腐蚀性和高强度。
另一种可能通过3D打印的材料被称为功能梯度材料(FGMs)。这些材料结合了两种不易结合的金属，如不锈钢和钛或铜和钢。这样做的好处是，你可以获得单个金属的性能，比如导热性和机械强度，这些性能可能在特定的应用中需要，比如飞机或宇宙飞船的部件。
例如，为了使FGMs的一边是100%的铜，另一边是100%的钛，研究人员必须通过使用其他金属来将它们混合。完成之后，这种在自然界中不存在的新材料就展现出了铜和钛的特性。
但是因为它们也通过激光熔化制成，它们形成在极热。在这种情况下，冷却速度至关重要。在微观结构形成或化学反应之前熔化材料非常重要。
用于3D打印的新钢材料
3D打印的钢粉在平均工程师的期望材料清单上很高。其中一个进入粉末钢铁竞技场的进入者是纳米钢板，是纳米结构钢材设计的领导者。最近，该公司推出了第一批专为粘合喷射3D打印工艺设计的粉末。这些材料，Bldrmetal J-10和Bldrmetal J-11，为高度磨料环境提供3D打印组件。
来自Nanosteel的Bldrmetal粉末产品基于复合金属相的组合，其提供耐磨性和钢基质，可提供延展性和韧性。
使用J-10制造的工业部件延伸率是同等渗入420不锈钢的两倍，耐磨性和抗冲击性是三倍。
BLDRmetal J-11适用于极端磨损、低冲击应用的部件。由J-11制成的部件具有相当于渗入420不锈钢的10倍耐磨性能。
BLD元制品的性能基于提供耐磨性和钢基质的复杂金属相的组合，其提供延展性和韧性。
工程级尼龙
台式打印机也有新的材料可供使用。3D系统公司为其CubePro 3D打印机推出了一种新的尼龙。工程级材料带来了强度，灵活性和耐久性的桌面生产功能部件的设计，测试和小规模制造。
尼龙是一种混合，包括尼龙6和无限冲洗水溶性支持材料兼容。这种材料可以实现复杂、铰接和完全组装的最终使用部件的3D打印。
该材料的特点包括：
•抗拉强度:4785 psi，狗骨形状的柔韧性为1 / 8英寸。厚,1⁄2。宽
•断裂伸长率:22%;1。
可延伸至1.22英寸。
•的强度重量比:
174 psi，适用于轻而坚固的蜂窝填充结构部件
拉伸模量:248,005 psi
•弯曲强度：8,270 psi
•硬度:肖氏硬度D:针透75
导电石墨烯可以帮助3D印刷电子产品
在3D打印行业，将石墨烯与其他材料结合使用的前景令人兴奋，尤其是对探索3D打印和电子技术的设计师而言。导电石墨烯材料的一个例子来自石墨烯3D实验室。这种材料呈细丝状。
长丝掺入高导电的专有纳米碳材料，以增强PLA的性质。此外，它与大多数商业上可用的3D打印机兼容。导电灯丝可用于打印用于电子设备的3D印刷部件内的导电迹线（类似于电路板中使用的那些）。
新开发人员
在其他关于材料的新闻中，大型公司正在进入市场。一个是alcoa，它正在扩展其在宾夕法尼亚州的研发中心，以加速高级3D印刷材料和工艺的发展。Alcoa将为航空航天，汽车，医疗和建筑和建筑生产一系列添加剂技术。在匹兹堡附近的铝业技术中心，达到60米的扩张正在建设中。它应该在2016年第一季度完成。
美国铝业公司推出了Ampliforge工艺，这是一种将材料、设计、添加剂和传统制造工艺结合在一起的技术。利用这种工艺，美铝公司设计和3d打印一个接近完成的零件，然后使用传统的制造工艺，如锻造。该工艺可以提高3d打印零件的性能，增加韧性和强度。
在不久的将来，Alcoa的材料科学家将为3D印刷生产专有的铝，钛和镍粉。n mpf.
3 d系统
3 dsystems.com
美国铝业
alcoa.com
概念激光器
conceptlaserinc.com.
石墨烯三维实验室
Graphene3dlab.com
Mapal
mapal.com
密苏里科技大学
mst.edu.
提交：航空航天+防御，3D打印•增材制造•立体光刻，汽车，快速制作零件，医疗的
