本發明屬于新型材料和智能制造技術領域，具體涉及一種利用3D打印制備鋁合金型材的方法。
背景技術：
鋁是一種銀白色的金屬，具有密度低，只有2.79/cm3，約為鋼、銅或黃銅的密度( 分別為7.839/cm3，8.939/cm3) 的1/3。導電性和導熱性好、塑性高、抗腐蝕性能好等特點，鋁的表面具有高度的反射性，輻射能、可見光、輻射熱和電波都能有效地被鋁反射，而陽極氧化和深色陽極氧化的表面可以是反射性的，也可以是吸收性的，拋光后的鋁在很寬波長范圍內具有優良的反射性，因而具有各種裝飾用途及具有反射功能性的用途。鋁的化學性質活潑，在空氣中易與氧結合，表面形成一層致密堅固的氧化鋁薄膜，可保護內層金屬不再繼續氧化，故在大氣中有極好的穩定性。鋁在大自然中的蘊藏量非常豐富，鋁在地殼中的含量為7.45％，僅次于氧和硅，我國鋁土礦的儲量也居世界前列，探明儲量有6.3 億噸，而且它是一種具有很強再生性的金屬，它的“綠色生命力”可供持續發揮。
由于純鋁的硬度較小，所以難以作為結構性材料使用，為了充分利用鋁的其它優良性能，改善鋁的機械強度，通常是通過添加其他金屬成分，生成不同種類的鋁合金。在現代生活中，鋁及鋁合金已經廣泛地應用在各種行業中。
鋁合金具有以下優點：
(1) 密度小：密度小對于航天航空器、船舶、車輛等交通工具及建筑物輕量化非常有益，在交通運輸中，能大大減少油耗，同時也可以節省搬運費和加工費，降低成本，在工業、建筑業、民用業等領域的應用越來越廣泛。
(2) 良好的耐腐蝕性、耐候性：鋁及鋁合金在大氣中能夠形成一層硬而且致密，具有良好抗腐蝕性能的氧化膜，通過陽極氧化、電泳涂漆、粉末噴涂等表面處理，可進一步提高鋁材的抗腐蝕性。
(3) 良好的機加工性和裝飾性：鋁合金具有良好的可塑性，可加工成各種規格、形狀的產品，通過表面處理可生成不同性質、不同顏色的膜層，具有良好的裝飾性。
(4) 良好的導熱性：鋁合金的導熱率大約是銅的50.6％，這對制造熱交換器、蒸發器、加熱電器、炊事用具，以及汽車的缸蓋與散熱器非常有利。
(5) 良好的可鍛性：鋁合金可以鍛造成強度高、形狀與品種繁多的鍛件，它們的最終部件鍛造設計標準的選擇范圍非常寬泛。
(6) 良好的可焊性：鋁合金可用各式各樣的方法連接，包括熔焊、電阻焊、硬焊、軟焊、粘結以及諸如鉚接和栓接之類的機械方法。
(7) 極高的回收性：再生鋁合金的特性與原生鋁合金幾乎沒有差別，這點使鋁合金成為環保人士的寵兒，環保性相當好。
(8) 鋁合金有高的比強度、比剛度、斷裂韌性和疲勞強度，用其代替鋼鐵材料可大大減輕零構件的重量，增加結構的穩定性。作為一種工程結構材料，在液體導彈、運載火箭和飛機中得到廣泛應用，在其它行業應用也十分廣泛。
(9) 特定鋁合金具有高電阻率，這些合金可用于如高轉矩的電動機中。
根據用途，鋁合金通常要被制成各種不同的型材，目前鋁合金型材都是采用模具擠壓方式支撐的，為了制造不同種類的型材，就需要事先制造出型材的模具，因而制造成本高，制造周期長，對需求的應變能力很弱。另外，現在的鋁合金材料都是通過熔融、煉造、淬火、固溶、時效處理等工藝制造出來的，對組成合金的各種元素的分布均勻度無法控制，對合金金相的構成也無法精確控制，因而對制得的合金的性能也就無法做到精準控制。
技術實現要素：
為了克服現有的鋁合金型材制造工藝存在的制造成本高，制造周期長，對需求的應變能力弱，以及現有的鋁合金制造工藝對合金的性能無法精準控制等缺陷，本發明提供一種利用3D打印制備鋁合金型材的方法。所述方法能夠根據應用需求靈活設計型材的尺寸、造型，能夠精確配置各類合金元素的含量，精準控制合金各元素原子的分布密度和金相形成方式，進而能夠精準控制合金的性能。
為實現上述目標，本發明采用以下技術方案：
一種利用3D打印制備鋁合金型材的方法，其特征在于，所述方法利用計算機設計鋁合金各元素的配比、金相組成方式以及鋁合金型材的外形，依據設計方案，利用3D打印機控制各元素粉末的投放量、投放順序和投放位置，打印出既定配方、既定金相結構、既定外形、既定尺寸的鋁合金型材。
一種利用3D打印制備鋁合金型材的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
1）設計：根據應用目標，確定鋁合金尺寸、形狀、性能要求；
2）配方：根據對鋁合金的性能要求，確定鋁合金的金相結構，包括組成原子及原子間的結構，進而確定鋁合金的配方，包括各元素的選擇及配比；
3）備料：根據對金相結構的要求，確定各組分金屬的粉末顆粒度，然后用相應的研磨將各元素原料研磨成相應的粒度；
4）打印準備：將3D打印機的打印范圍設置成鋁合金型材的外圍投影的尺寸范圍，然后將各種原料粉末裝入3D打印機的原料盒中；
5）打印：根據設計方案，驅動打印機逐層實施打印任務，包括控制各種原料粉末的投放順序和投放量，通過逐層地堆疊式打印，最終打印出預設的鋁合金型材。
本發明的優點和有益效果為：
1）能夠根據應用需求，精確地設計鋁合金型材的尺寸、形狀和性能要求；
2）通過計算機設計，能夠依據性能要求，精確地確定鋁合金型材的金相結構和組成成分；
3）通過3D打印，能夠精確地實現設計方案，制造出固定尺寸、固定形狀和一定性能的鋁合金材料。
具體實施方式
一種利用3D打印制備鋁合金型材的方法，其特征在于，所述方法根據應用要求，利用計算機設計鋁合金各元素的配比、金相組成方式以及鋁合金型材的外形，依據設計方案，利用3D打印機控制各元素粉末的投放量、投放順序和投放位置，打印出既定配方、既定金相結構、既定外形、既定尺寸的鋁合金型材。
一種利用3D打印制備鋁合金型材的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
1）設計：根據應用目標，確定鋁合金尺寸、形狀、性能要求；
2）配方：根據對鋁合金的性能要求，確定鋁合金的金相結構，包括組成原子及原子間的結構，進而確定鋁合金的配方，包括各元素的選擇及配比；
3）備料：根據對金相結構的要求，確定各組分金屬的粉末顆粒度，然后用相應的研磨將各元素原料研磨成相應的粒度；
4）打印準備：將3D打印機的打印范圍設置成鋁合金型材的外圍投影的尺寸范圍，然后將各種原料粉末裝入3D打印機的原料盒中；
5）打印：根據設計方案，驅動打印機逐層實施打印任務，包括控制各種原料粉末的投放順序和投放量，通過逐層地堆疊式打印，最終打印出預設的鋁合金型材。
最后應說明的是：顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之中。