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距離ceramicspeed的鈦合金3D打印導輪問世已有一段時間，但至今無人知道丹麥人是如何將鈦合金穩(wěn)定打印成一顆正圓，筆直，并且輕量化的導輪的。不過好消息是，來自成都和上海的研究團隊在生產(chǎn)飛行器導氣管時完成了超薄金屬打印技術(shù)的開發(fā)。他們使用一種專為超薄零件研發(fā)的300M高強度不銹鋼，可以實現(xiàn)0.1mm壁厚的金屬打印工作。使得這顆不銹鋼導輪的重量比鋁合金還要更輕，同時耐磨損度達到鋁合金的三倍。

▲如果你眼力夠好，就能觀察到0.15mm厚的導輪空心臂

當然要介紹導輪之前，我們先聊聊為什么3D打印機隨處可見，但許多人嘗試制作這樣一顆導輪都失敗了。書接上回，雖然3D打印的價格成本一直在緩慢下降，但有一個無法避免的問題就是打印零件的變形。尤其是薄壁零件。

簡單來說，3D打印機的工作原理就是用激光束快速融化被照射處的金屬粉末，然后再鋪上一層金屬粉末，再用激光束融化一層。當?shù)谝粚臃勰┍蝗诨�后還沒有完全冷卻時，第二層粉末也開始被融化。每一層的粉末冷卻時間不同就會導致最終成型的零件會有那么一點點變形。

當然，如果你購買了一臺3D打印機，廠家的安裝人員會告訴你這臺打印機的最小打印壁厚（往往是0.6mm）以及零件變形率，但實際情況往往比廠商說的更糟糕。這就會導致，如果你找到路邊的代工廠付一點點錢，你得到的往往是扭曲與橢圓的零件。

▲便宜總是沒好貨

如果你騎自行車的資歷足夠老，也許你聽過這樣的傳說：“雷諾953是一種鋼性超強的不銹鋼材質(zhì)，高達2000MPA的超高強度已經(jīng)達到坦克車鋼板的強度，此一超高強度以至能抽出0.3mm的超薄車管而不會斷裂也因此，讓很重的鋼，達到輕量化的車架要求。制造雷諾953沒有什么難度——有難度的是很廉價和快速地制造出來，當然還有人愿意出錢。一塊普通含碳量超過0.6%以上的高碳鋼，幾塊錢一公斤，加上熱處理費用幾塊一公斤，十塊一公斤就頂天了。如果要將這塊碳鋼軋制成0.1毫米薄片，熱處理好之后的成本就變成一百幾十塊一公斤了。問題的難度在于拉管，焊接和熱處理的加工工藝，和材料沒半點關(guān)系。馬氏體的可塑性差（這個差是相對于延展性能非常好的奧氏體不銹鋼而言），常溫焊接有開裂傾向，焊接工藝復雜需要預熱。0.3的薄壁零件熱處理時估計也有嚴重的變形傾向。不過這個工藝難度絕對上升到“一國之力”的高度。”

雖然不知道這樣的傳說是真是假，但高強度的金屬往往難以加工，更何況是如此精密的打印出一整個0.15mm壁厚的微小零件。說到這顆導輪的材料300M，研究團隊聲稱打印態(tài)強度達到了1400mpa，即使壁厚0.1mm也不會輕易（用手指按壓）變形，但最關(guān)鍵的還是專門針對超薄壁零件的打印性能進行了優(yōu)化。如果可以造飛行器，那想必自行車也是綽綽有余。（當然他們還透露有可以達到2200mpa的打印材料，對此我當場表示了懷疑）

現(xiàn)在我們解決了材料的問題，就要聊聊另一個會導致零部件變形的問題了，金屬的內(nèi)應(yīng)力。在打印過程中，零件會有一些懸空的部分需要添加支撐。在最后打印完畢后切割掉支撐部分就得到了完整的零件，剛剛打印完畢的零件一般來說不會有太大變形，但是一旦你切割掉支撐后，金屬內(nèi)應(yīng)力就會導致零件向遠離支撐的方向偏移。打個比方，當你繃直了保鮮膜蓋在碗上面看起來平滑，但當你把碗拿掉以后，保鮮膜就會縮成一團。金屬也是這樣，當然不會像縮成一團那么夸張。

關(guān)于內(nèi)應(yīng)力方面，他們并沒有給我透露太多，只是說放心好了，一切都沒問題。

也許這些技術(shù)會在不遠的將來讓每一個代工廠都受益，那么現(xiàn)在大家就可以暢想了，如果可以“低價”生產(chǎn)任何形狀的高強度零件，你會想要什么呢？

責任編輯：一棟五樓大草莓