距离ceramicspeed的钛合金3D打印导轮问世已有一段时间，但至今无人知道丹麦人是如何将钛合金稳定打印成一颗正圆，笔直，并且轻量化的导轮的。不过好消息是，来自成都和上海的研究团队在生产飞行器导气管时完成了超薄金属打印技术的开发。他们使用一种专为超薄零件研发的300M高强度不锈钢，可以实现0.1mm壁厚的金属打印工作。使得这颗不锈钢导轮的重量比铝合金还要更轻，同时耐磨损度达到铝合金的三倍。

▲如果你眼力够好，就能观察到0.15mm厚的导轮空心臂

当然要介绍导轮之前，我们先聊聊为什么3D打印机随处可见，但许多人尝试制作这样一颗导轮都失败了。书接上回，虽然3D打印的价格成本一直在缓慢下降，但有一个无法避免的问题就是打印零件的变形。尤其是薄壁零件。

简单来说，3D打印机的工作原理就是用激光束快速融化被照射处的金属粉末，然后再铺上一层金属粉末，再用激光束融化一层。当第一层粉末被融化后还没有完全冷却时，第二层粉末也开始被融化。每一层的粉末冷却时间不同就会导致最终成型的零件会有那么一点点变形。

当然，如果你购买了一台3D打印机，厂家的安装人员会告诉你这台打印机的最小打印壁厚（往往是0.6mm）以及零件变形率，但实际情况往往比厂商说的更糟糕。这就会导致，如果你找到路边的代工厂付一点点钱，你得到的往往是扭曲与椭圆的零件。

▲便宜总是没好货

如果你骑自行车的资历足够老，也许你听过这样的传说：“雷诺953是一种钢性超强的不锈钢材质，高达2000MPA的超高强度已经达到坦克车钢板的强度，此一超高强度以至能抽出0.3mm的超薄车管而不会断裂也因此，让很重的钢，达到轻量化的车架要求。制造雷诺953没有什么难度——有难度的是很廉价和快速地制造出来，当然还有人愿意出钱。一块普通含碳量超过0.6%以上的高碳钢，几块钱一公斤，加上热处理费用几块一公斤，十块一公斤就顶天了。如果要将这块碳钢轧制成0.1毫米薄片，热处理好之后的成本就变成一百几十块一公斤了。问题的难度在于拉管，焊接和热处理的加工工艺，和材料没半点关系。马氏体的可塑性差（这个差是相对于延展性能非常好的奥氏体不锈钢而言），常温焊接有开裂倾向，焊接工艺复杂需要预热。0.3的薄壁零件热处理时估计也有严重的变形倾向。不过这个工艺难度绝对上升到“一国之力”的高度。”

虽然不知道这样的传说是真是假，但高强度的金属往往难以加工，更何况是如此精密的打印出一整个0.15mm壁厚的微小零件。说到这颗导轮的材料300M，研究团队声称打印态强度达到了1400mpa，即使壁厚0.1mm也不会轻易（用手指按压）变形，但最关键的还是专门针对超薄壁零件的打印性能进行了优化。如果可以造飞行器，那想必自行车也是绰绰有余。（当然他们还透露有可以达到2200mpa的打印材料，对此我当场表示了怀疑）

现在我们解决了材料的问题，就要聊聊另一个会导致零部件变形的问题了，金属的内应力。在打印过程中，零件会有一些悬空的部分需要添加支撑。在最后打印完毕后切割掉支撑部分就得到了完整的零件，刚刚打印完毕的零件一般来说不会有太大变形，但是一旦你切割掉支撑后，金属内应力就会导致零件向远离支撑的方向偏移。打个比方，当你绷直了保鲜膜盖在碗上面看起来平滑，但当你把碗拿掉以后，保鲜膜就会缩成一团。金属也是这样，当然不会像缩成一团那么夸张。

关于内应力方面，他们并没有给我透露太多，只是说放心好了，一切都没问题。

也许这些技术会在不远的将来让每一个代工厂都受益，那么现在大家就可以畅想了，如果可以“低价”生产任何形状的高强度零件，你会想要什么呢？

责任编辑：一栋五楼大草莓