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主流金属3D打印技术

日期: 2020-02-14
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随着3D打印技术的迅速发展,3D打印正快速改变着我们传统的生产方式和生活方式。作为新兴制造技术的典型代表,早期应用在航空航天领域的金属3D打印技术,现在更多的转向了工业、汽车、医疗、模具、教育以及珠宝等市场。

主流金属3D打印技术

关于金属3D打印技术,主流的金属3D打印技术有五种:激光选区烧结(SLS)、纳米颗粒喷射金属成型(NPJ)、激光选区熔化(SLM)、激光近净成型(LENS)和电子束选区熔化(EBSM)技术。

激光选区烧结(SLS)

SLS整个工艺装置由粉末缸和成型缸组成,粉末缸活塞上升,由铺粉车将粉末在成型缸上均匀铺上一层,计算机根据原型的切片模型控制激光束的二维扫描轨迹,有选择地烧结固体粉末材料以形成零件的一个层面。完成一层后,工作活塞下降一个层厚,铺粉系统铺上新粉,控制激光束再扫描烧结新层。如此循环往复,层层叠加,直到三维零件成型。

纳米颗粒喷射金属成型(NPJ)

众所周知,普通金属3D打印技术就是使用激光熔化或激光烧结金属粉末颗粒,而纳米颗粒喷射金属成型(NPJ)技术采用的不是粉状形态,而是液态。这些金属以液体的形式被包裹在一个管子里并插入3D打印机,在金属3D打印的时候用含有金属纳米颗粒的“铁水”喷射成型。带来的好处是用铁水打印金属,整个模型会更圆润,而且能使用普通的喷墨打印头作为工具。当打印完成后,构建室会通过加热将多余的液体蒸发,只留下金属部分。

激光选区熔化(SLM)

激光选区熔化技术的基本原理是先在计算机上利用Pro/e、UG、CATIA等三维造型软件设计出零件的三维实体模型,然后通过切片软件对该三维模型进行切片分层,得到各截面的轮廓数据,由轮廓数据生成填充扫描路径,设备将按照这些填充扫描线,控制激光束选区熔化各层的金属粉末材料,逐步堆叠成三维金属零件。激光束开始扫描前,铺粉装置先把金属粉末平推到成形缸的基板上,激光束再按当前层的填充扫描线,选区熔化基板上的粉末,加工出当前层,然后成形缸下降一个层厚的距离,粉料缸上升一定厚度的距离,铺粉装置再在已加工好的当前层上铺好金属粉末,设备调入下一层轮廓的数据进行加工,如此层层加工,直到整个零件加工完毕。

激光近净成型(LENS)

激光近净成型(LENS)技术采用激光和粉末输送同时工作原理。计算机将零件的三维CAD模型分层切片,得到零件的二维平面轮廓数据,这些数据又转化为数控工作台的运动轨迹。同时金属粉末以一定的供粉速度送入激光聚焦区域内,快速熔化凝固,通过点、线、面的层层叠加,最后得到近净形的零件实体,成形件不需要或者只需少量加工即可使用。LENS可实现金属零件的无模制造,节约大量成本。


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