新闻资讯 News

3D金属打印小知识

日期: 2020-03-26
浏览次数: 48

随着制造业全球化及市场的激烈竞争,产品快速开发逐渐成为竞争的重要手段之一。为满足制造业日益变化的客户需求,制造技术必须具有高柔性,能够以小批量甚至单件生产迎合市场。但是,传统“减材方式”生产的金属构件,其成形制造方法往往工序多、工模具成本高、从设计到零件制造周期长,并且对具有复杂内腔结构的零件往往无能为力,难以满足新产品的快速响应制造需求。

20 世纪90 年代以来,随着激光技术、计算机技术、CAD/CAM 技术以及机械工程技术的发展,金属材料增材制造技术应运而生,该技术作为增材制造最完整的一个分支,其具备柔性化、无模具等的优点,使其迅速成为快速成形领域内最有发展前途的先进制造技术之一。

3D金属打印小知识

一、 激光增材制造技术简要概述

顾名思义,激光增材制造技术就是以激光为热源,利用激光的高能束聚焦作用,快速将金属粉末融化的一种制造方式。由于激光具有能量密度高的特点,可实现难加工金属的制造,比如航空航天领域采用的钛合金、高温合金等,同时激光增材制造技术还具有不受零件结构限制的优点,可用于结构复杂、难加工以及薄壁零件的加工制造。

目前,激光增材制造技术所应用的材料已涵盖钛合金、高温合金、铁基合金、铝合金、难熔合金、非晶合金、陶瓷以及梯度材料等,在航空航天领域中高性能复杂构件和生物制造领域中多孔复杂结构制造具有显著优势。相对于二维打印,可以想象,三维打印实际上可以说是将二维打印一层层堆积起来,金属3D打印中用到的金属粉末,就相当于2D打印中用的碳粉。

二、 激光增材制造技术的分类

以激光为热源的增材制造技术主要分为以送粉为主的激光沉积工艺和以铺粉为主的激光选区熔化技术。以下将分别详细介绍两种工艺。

1.以送粉的激光增材制造技术(金属材料同步送入粉末熔池)

由于各单位对其叫法不同,以送粉为主的激光熔化沉积技术又被称作直接激光沉积(directed energy deposition 、DED)、激光立体成形工艺(Laser solid forming, LSF)、直接金属沉积(direct metal deposition ,DMD)、激光熔化沉积(laser melting deposition,LMD)等。无论何种叫法,原理都是利用快速原型制造的基本原理,以金属粉末为原材料,采用高能量的激光作为能量源,按照预定的加工路径,将同步送给的金属粉末进行逐层熔化,快速凝固和逐层沉积,从而实现金属零件的直接制造。

通常情况下,激光金属直接成形系统平台包括下图所示的激光器、CNC 数控工作台、送粉喷嘴、高精度可调送粉器及其他辅助装置。式样制备过程中可供选择的激光器根据光束模式主要分为半导体连续激光器、光纤连续激光器、二氧化碳连续激光器及YAG:Nd脉冲激光器。根据喷嘴的放置位置不同,主要分为同轴送粉喷组和侧向送粉喷嘴。

送粉式激光3D打印主要分为以下4个过程:(1)模型建立过程。如果想打印某个形状的物体,首先需要在CAD软件中绘制出所需零部件的三维图形。(2)轨迹生成过程。制好的三维模型进行切片过程,将原本的三维模型分割成若干和二维图形,方便后续的层层堆积打印。(3)激光打印过程。将已经绘制好并切片了的三维图形导入激光加工程序,在激光加工器上完成三维零件的制备。(4)得到完整打印零件。

2.以铺粉为主的激光增材制造技术(金属粉末在沉积前预先铺粉)

激光选区熔化技术利用高亮度激光直接熔化金属粉末材料,无需粘结剂,由3D 模型直接成形出与锻件性能相当的任意复杂结构零件,其零件仅需表面光整即可使用。以一铺粉为主的激光增材技术主要包括激光选区沉积(Selective Laser Melting, SLM))、粉末床沉积工艺等。

激光选区熔化的基本原理是激光束按预先规划的路径扫描,熔化预先铺放的金属粉末;完成一个层面的扫描后,工作舱下降一层高度,铺粉器重新铺放一层粉末,如此反复进行,层层堆积,直到制造出需要的金属零件,整个加工过程均处于真空环境中,能有效避免空气中有害杂质的影响。采用激光选区熔化工艺可直接制成终端金属产品,省掉中间过渡环节,并且制备的零件具有很高的尺寸精度以及好的表面粗糙度(Ra 为10~30μm);适合各种复杂形状的工件,尤其适合内部有复杂异型结构、用传统方法无法制造的复杂工件;适合单件和小批量复杂结构件无模、快速响应制造。

三、 激光增材制造所用材料

由于高能束激光的聚焦作用,使得其有条件对高熔点的难熔金属材料进行制备。在航空航天应用中,关于激光增材制备钛合金、高温合金、铁镍合金、铝合金等技术都已经相对成熟。由于激光增材工艺制备的锻件几乎甚至超越锻件标准,加之其成型效率高,周期短的特点,有很的潜力应用于航空航天的生产中。

对于金属材料激光增材制造技术来说,金属粉末就是其原材料,金属粉末的质量会直接影响到成形零部件最终的质量。然而,目前还没有专门为激光增材制造生产的金属粉末,现在激光增材制造工艺所使用的金属粉末都是之前为等离子喷涂、真空等离子喷涂和高速氧燃料火焰喷涂等热喷涂工艺开发的,基本都是使用雾化工艺制造。这类金属粉末在生产过程中可能会形成一些空心颗粒,将这些空心颗粒的金属粉末用于激光增材制造时,会导致在零件中出现孔洞、裂纹等缺陷。因此激光增材制造使用的金属粉末将成为今后的一个研究重点。

金属零件的高能束流增材制造在航空航天领域的研究和应用也越来越广泛,在先进制造技术发展的同时,也促进了结构设计思想的解放和提升,两者的相互促进必将对未来飞行器制造技术领域造成深刻影响。

相关内容
  • 热点
  • 最新
  • 媒体
如今3D打印技术的应用变得更加普遍,在很多领域都有3D打印机的身影。尤其近几年来,靠谱D打印机厂家生产而成的3D打印机在众多领域都收获到了广泛好评。那么新型3D打印机可以打印哪些产品呢?下面广受认可的3D打印机厂家讲解新型3D打印机可以打印哪些产品。第1、打印机械零部件在优质靠谱的3D打印机厂家直销的机构看来3D打印技术是目前非常智能化的一种打印技术,利用3D打印机可以对各种原料进行打印,从而制作...
2020 - 09 - 29
在众多3D打印机厂家所生产出来的产品当中,金属3D打印机的应用更加普遍,尤其是那些质量好口碑好的金属3D打印机,受到了众多企业客户的广泛好评。而之所以金属3D打印机能够收获如此好的效果与其所运用的技术密不可分,下面3D打印机厂家就来讲述金属3D打印机的技术类型主要有哪几种。1、选择性激光熔化技术(SLM技术)在好的3D打印机厂家看来,目前基础3D打印机的应用特别普遍,而在金属打印机的技术类型当中选...
2020 - 09 - 28
在日常生活中人们所接触到的很多物品有很多都是经过专业的3D打印机进行设计的。3D打印机的出现为人们设计产品带来了更大的便利性,因此也吸引了更多客户前往优质靠谱的3D打印机厂家那里来采购产品。下面有口皆碑的3D打印机厂家讲述3D打印机的主要应用有哪些。第1、用于建筑设计行业在建筑设计行业,工程师和设计师经常需要使用3D打印机来打印建筑模型,利用这种方式打印建筑模型不仅成本低,而且更加环保快速,所以在...
2020 - 09 - 27
与普通的打印机相比,3D打印机与其独特的优势俘获了众多人的心,所以有众多的用户想到从高校3D打印机厂家直销机构来直接购买3D打印机产品。目前3D打印机产品种类繁多,数量数不胜数,如何在选购的时候合理的判断3D打印机的品质呢?下面3D打印机厂家就来具体解读怎样判断3D打印机的品质。1、从打印速度和打印精度来判断想要从多样化的金属3D打印机厂家‍采购更加符合自己心意的3D打印机产品,为了确保3D打印机...
2020 - 09 - 25
虽然3D打印技术对于现有的工业生产是一种颠覆性的存在,但由于这项技术很多方面仍然不够成熟,无法取代现有的生产方式成为更先进的生产力。但近年来业界传来了好消息,声称多材料3D打印技术已经面临实用阶段。那么在这里就为工业企业介绍一下多材料3D打印都采用了哪些创新的技术呢?一、双重滤芯自动更替技术3D打印技术本身就是一项自动化生产技术,但由于在生产时需要根据产品成型情况进行材料的添加,因此实际工作中仍然...
2020 - 09 - 24
地址:广东省广州市荔湾区荷景南路23号C栋首层
电话:020-81602205
淘宝企业店铺:https://shop393982256.taobao.com/
Copyright ©2019 - 2024 广州雷佳增材科技有限公司
犀牛云提供企业云服务
关注公众号
企业淘宝店