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3D打印，即增材制造（Additive Manufacturing，AM），指用于制作3D打印項目的過程。為了達(dá)到這個目的，在計算機(jī)控制下，逐層形成一個物體。這些物體幾乎可以是任何形狀，并使用3D模型或其他電子數(shù)據(jù)來源產(chǎn)生。但是，在計算機(jī)控制下逐層打印可能會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)中斷，從而對打印物體的可靠性產(chǎn)生負(fù)面影響。這些不良的干擾不應(yīng)不被察覺；稍后會在這篇博客中討論一些問題。首先，讓我們一起探討3D打印。

3D打印（3DP)即快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。

日常生活中使用的普通打印機(jī)可以打印電腦設(shè)計的平面物品，而所謂的3D打印機(jī)與普通打印機(jī)工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印機(jī)的打印材料是墨水和紙張，而3D打印機(jī)內(nèi)裝有金屬、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是實實在在的原材料，打印機(jī)與電腦連接后，通過電腦控制可以把“打印材料”一層層疊加起來，zui終把計算機(jī)上的藍(lán)圖變成實物。

通俗地說，3D打印機(jī)是可以“打印”出真實的3D物體的一種設(shè)備，比如打印一個機(jī)器人、打印玩具車，打印各種模型，甚至是食物等等。之所以通俗地稱其為“打印機(jī)”是參照了普通打印機(jī)的技術(shù)原理，因為分層加工的過程與噴墨打印十分相似。這項打印技術(shù)稱為3D立體打印技術(shù)。

3D打印——車模

3D打印——食物

3D打印技術(shù)名稱隨著技術(shù)的進(jìn)化層出不窮：光聚合(VAT Photopolymerization)，粉末床融化(PBF Powder Bed Fusion), 粘結(jié)劑噴射（Binder Jetting）, 材料噴射（Material Jetting）, 層壓（Sheet Lamination）, 材料擠出（Material Extrusion），直接能量沉積（DED Directed Energy Deposition )，　混合增材制造HYBRID。

用于金屬粉末燒結(jié)的增材制造

粉末冶金 (PM) 是通用術(shù)語，指采用高溫高壓技術(shù)使粉末顆粒熔結(jié)在一起，從而將金屬粉末固結(jié)為固體部件；這一過程也稱為加壓燒結(jié)。增材制造技術(shù)也使用金屬粉末作為進(jìn)料，但它不是使用高溫高壓技術(shù)在模具中將粉末顆粒熔結(jié)在一起。金屬粉末激光燒結(jié)機(jī)是基于金屬粉末的激光選區(qū)燒結(jié)增材制造技術(shù)和相關(guān)工藝，屬于3D打印技術(shù)的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域。增材制造方法用于燒結(jié)廣泛的金屬粉末，例如輕合金、鈦合金、鋼合金以及高分子材料（如聚酰胺）或陶瓷和復(fù)合材料。

直接金屬激光燒結(jié)（DMLS）是通過使用高能量的激光束再由3D模型數(shù)據(jù)控制來局部熔化金屬基體，同時燒結(jié)固化粉末金屬材料并自動地層層堆疊，以生成致密的幾何形狀的實體零件。這種零件制造工藝被稱為“直接金屬激光燒結(jié)技術(shù)（Direct Metal Laser-Sintering）”，是用于生產(chǎn)復(fù)雜形狀的技術(shù)。

通過選用不同的燒結(jié)材料和調(diào)節(jié)工藝參數(shù)，可以生成性能差異變化很大的零件，從具有多孔性的透氣鋼，到耐腐蝕的不銹鋼再到組織致密的模具鋼（強(qiáng)度優(yōu)于鑄造或鍛造）。

3D打印和掃描電鏡

2016年，Walczak等人（Applied Computer Science, vol. 12, no.3, pp 29-36）通過3D打印方法，對17 – 4PH鋼制品的特性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，掃描電鏡分析顯示激光燒結(jié)后的焊接表面的結(jié)構(gòu)中存在缺陷，這種現(xiàn)象是不合需要的，降低了打印物品的質(zhì)量。

圖1：SEM圖像中的微型兔（低倍下無缺陷顯示）

圖2：在較高的放大倍數(shù)下微型像，顯示了表面結(jié)構(gòu)的缺陷

因此，掃描電鏡是檢測3D打印物品表面缺陷的有效工具。