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3D打印技术——选择性金属熔融快速成型技术

更新时间: 2019-12-29 16:48:23  查看次数: 582    

快速成型技术的发展非常迅速,市场上已经出现多种类型成型机,目前使用的成型材料主要有:光敏树脂、工程塑料、锡箔纸、金属粉末等,而使用金属粉末的金属直接快速成型技术是快速成型技术中一个重要的分支,也是快速成型技术未来发展重要方向,相比于其它成型技术,金属选择性熔融技术综合力学性能优,精度高且致密度高。


SLS技术又称为选区激光烧结,是由美国德克萨斯大学奥斯丁分校在1989年提出的,它是由铺粉辊将料仓里的压实的金属粉末,平铺在已经成型零件的上表面,并加热到低于粉末烧结的温度,然后控制激光束,按照该层的二维截面轮廓信息进行有选择扫描烧结粘合剂,使金属粉末粘结一体,直至全部烧结完成,最后进行后处理得出最终的零部件。SLS技术按照加工材料可分为间接烧结成型和直接烧结成型,其中间接烧结成型的粉末材料中包覆着粘合剂,成型的零部件致密度低,力学性能差,表面光洁度低,必须经过后处理提高致密性及力学性能;直接烧结的成型材料是一种或者多种金属粉末,其中包括低熔点和高熔点的粉末,经过直接选区烧结把两种金属粉末粘结一起。这两种烧结方式都存在致密性低,力学性能差等缺陷。


SLM技术它是近年出现的一种最新快速成型技术,利用金属粉末在激光束下进行熔化,然后经过冷却进行凝固而成型的一种技术。根据成型零部件的三维数字模型的分层切片信息,通过控制激光束,在成型仓进行扫描,一层扫描完毕后,成型仓下面活塞下降一个层的距离,铺粉系统从粉仓里用铺粉辊输送到成型仓一层厚的粉末,在成型仓均匀铺平,然后重复扫描,最后三维数字模型经过逐层累积方式直接金属零部件成型。


LENS技术又称为激光净成型技术。是通过三维CAD进行零部件的实体造型,用分层软件对三维实体造型进行分层处理,成型光速为高功率的激光。在成型熔池内,进行每层二维轮廓信息的扫描,在控制系统的作用下将金属粉末材料逐层堆积,最后再对熔覆成型的金属零件进行后处理。这种成型方式成形出的零部件的致密度好,但是由于激光器的聚焦光斑大,零部件成型后的尺寸精度和表面光洁度较低,必要时需要进行机加工后才能使用。


EBM技术与LENS技术和SLM技术不同,EBM技术是以电子束为能量源对金属粉末进行熔融成型。首先把三维模型进行切片处理,得出每层的二维轮廓信息,在真空箱内以电子束取代激光束作为能量源,且在电子偏转线圈的作用下通过计算机进行控制,然后在铺好粉的工作台上,按照每层的轮廓信息进行扫描成型,逐层累积,直到成型完成,取出零部件。EBM的优点包括:电子束使用电力消耗低,且安装和维护成本低;无需金属支撑零部件的质量、力学性能好;在真空环境下排除了杂质的可能性等;但是也有缺点,其中需要真空,所以需要配备相关设备,价格高;由于成型室为真空,导致设备复杂;在完成成型后,还需在成型室中冷却,降低了生产效率等。



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