粉末层激光熔融技术制造的合成轴承

3D打印技术最近在业内颇受热议，其以成型迅速的特点在汽车设计中被广泛使用。而该技术的短版也很明显，就是无法制作出满足严苛安全标准和耐久性的的汽车级部件。不过这一现状或将从现在开始改变。

近日，美国NanoSteel公司提升了其增材制造工艺材料性能，帮助实现高硬度复杂金属部件的3D打印，并通过渐变材料设计理念，满足每层材料所自定义的特性要求。从公司成立到现在的13年时间里，NanoSteel不断推进着先进铁合金材料的研发进程，去年开始把一些粉末状的全新设计材料应用到了增材制造工艺中。

利用增材制造加工出的高硬度金属材质部件很容易出现裂纹，这也成为该技术发展的一个最主要障碍。2014年NanoSteel公司在增材制造抗磨损材料方面取得了重大突破，同时与负责工艺开发的伙伴企业展开密切合作，以粉末层熔合工艺为基础，3D打印出了一个轴承和一个叶轮推进器。

合成耐磨部件的测量结果显示，其拥有非常致密的结构，而且xx没有裂纹，硬度等级超过了1000维氏硬度。部件的耐磨程度比得上传统工艺制造的M2工具钢，微观结构的一致性也十分出色。无需通过高温等静压压制或者进一步的热处理等后期加工，就可以获得优异的产品特性，降低了生产成本，缩短了加工时间。

因为特殊的化学特性和微观结构，NanoSteel研发的粉末材料是xxxx的。在增材制造工艺中，粉末的某些化学特性帮助创造出统一的金属基复合结构，不需要经过热处理过程，材料在固化时就具备了各向同性，也就是XYZ轴三个方向上的强度相同。

粉末层激光熔融技术制造的叶轮推进器

软硬材料的无缝衔接

凭借轴承和叶轮推进器耐磨部件的成功展示，NanoSteel公司继续围绕渐变设计进行产品研发，把高硬度材料与可塑性合金结合在了一起。通过与康涅狄格先进技术研发中心的六个月紧密合作，利用自由形态激光沉积快速成型技术，NanoSteel制造出了创新部件样品；仅仅使用增材制造工艺，而不进行后期热处理，就完成了硬性和可塑性材料之间的无缝过渡衔接。

渐变材料设计不仅让部件拥有抗冲击性和整体可靠性，而且同时具备高硬度和耐磨性。这样的产品性能为原始设备制造商提供了非常大的设计灵活性，更容易满足特殊的性能需求。3D打印是生产高品质部件的不错方式，而且具有较好的成本效益；相应特别研发的金属合金有助于加速生产工艺从传统切削加工向增材加工的转换，方便耐磨部件、轴承、切割工具等的制造。NanoSteel研发的粉末材料解除了设计师们在传统生产工艺中的禁锢，为他们提高产品性能开辟了一条全新道路，拓宽了高硬度材料的特性和应用范围。

通过自由形态激光沉积成型技术加工的高硬度合金与可塑合金复合样品

NanoSteel公司正在从整车厂商中寻找合作伙伴，以便早日完成应用产品的研发工作，最终实现商业化。增材制造工艺粉末材料的目标市场包括汽车行业、农业、模具制造业和能源领域。粉末材料加工产品既可作为车辆的美学装饰件，也可用作功能性部件，甚至成为新的轻量化解决方案，因为相比于其它碳钢，它拥有更优异的性能表现。农用设备往往需要经过耐磨堆焊处理，而利用渐变材料设计进行3D打印的产品有效解决了灵活性不足的问题。

得益于成本方面的优势，创新金属粉末材料将会有非常强的市场竞争力。

作者:盖世汽车网 周纯粼

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