激光快速成形技术

激光增材制造过程数值仿真技术综述激光增材制造（LAM）是一种先进的快速成型技术，它利用激光熔化金属粉末来逐层构建复杂的零件和结构。

这种技术在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域有着广泛的应用。

在激光增材制造过程中，数值仿真技术扮演着重要的角色，可以帮助优化工艺参数、预测材料性能和预测构件的变形等问题。

本文将就激光增材制造过程中的数值仿真技术进行综述，包括其基本原理、建模方法、影响因素等方面的内容。

一、激光增材制造的基本原理激光增材制造是一种以激光熔化金属粉末为基础的快速成型技术。

其基本原理是利用激光束瞬间加热金属粉末，使其熔化并与基底材料结合，从而形成复杂的三维结构。

激光增材制造的工艺包括激光熔化、材料沉积和热循环等环节，其中的激光熔化过程是整个工艺中最关键的环节。

在这一过程中，激光功率、扫描速度、层间距离等工艺参数会对成形结构的质量产生重要影响。

二、激光增材制造的数值仿真建模数值仿真是激光增材制造过程中不可或缺的一部分，它可以帮助工程师优化工艺参数、预测材料性能和预测构件的变形等问题。

在激光增材制造中，数值仿真建模主要包括以下几个方面：1.热流体模拟激光增材制造中的热流体模拟是一个复杂的多物理过程，涉及到激光传热、熔化金属粉末和热应力等问题。

采用有限元方法，可以模拟激光熔化过程中的温度场分布、熔池形态等关键参数，从而辅助工程师优化激光功率、扫描速度等工艺参数。

2.相变模拟激光增材制造中的相变过程是影响构件质量的重要因素，通过数值仿真可以模拟金属粉末的熔化和凝固过程，预测构件的组织结构和性能。

3.热应力模拟激光增材制造过程中由于快速加热和冷却会产生较大的热应力，通过数值仿真可以模拟构件的变形和裂纹分布，从而优化工艺参数和提高构件的质量。

三、激光增材制造数值仿真技术的应用激光增材制造数值仿真技术在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域有着广泛的应用。

其中，激光增材制造在航空航天领域的应用最为突出，它可以制造复杂的轻质结构零部件，提高整体结构的强度和耐久性。

四种典型的快速成型技术的成型原理一、激光烧结成型原理激光烧结成型（Selective Laser Sintering，简称SLS）是一种快速成型技术，其成型原理是利用激光束对粉末材料进行烧结，逐层堆积形成所需的三维实体。

激光烧结成型的过程主要包括以下几个步骤：首先，利用计算机辅助设计（CAD）软件将待制造的物体进行三维建模，并将模型数据转化为机器能够识别的格式。

然后，将烧结材料粉末均匀地铺在工作台上，使其表面平整。

接下来，利用激光束控制系统，将激光束按照预定的路径和参数扫描在粉末层表面，使其局部熔融烧结。

激光束的能量使粉末颗粒之间发生熔融和烧结，形成一层固体物质。

再次铺上一层新的粉末材料，重复上述步骤，逐层堆积，直至形成整个三维实体。

最后，将成品从未熔融的粉末中清理出来，并进行后续处理，如热处理或表面处理。

激光烧结成型技术具有成型速度快、制作精度高、制造复杂度高等优点。

由于其成型过程中无需使用支撑材料，可以制造出具有复杂内部结构的零件，因此被广泛应用于航空航天、汽车、医疗器械等领域。

二、光固化成型原理光固化成型（Stereolithography，简称SLA）是一种常见的快速成型技术，其成型原理是利用紫外线激光束对光固化树脂进行逐层固化，最终形成所需的三维实体。

光固化成型的过程主要包括以下几个步骤：首先，利用计算机辅助设计（CAD）软件将待制造的物体进行三维建模，并将模型数据转化为机器能够识别的格式。

然后，将液态光固化树脂均匀地铺在工作台上。

接下来，利用紫外线激光束扫描器，将激光束按照预定的路径和参数照射在树脂表面，使其局部固化。

激光束的能量使树脂中的光敏物质发生聚合反应，从而使树脂由液态变为固态。

再次涂覆一层新的液态光固化树脂，重复上述步骤，逐层固化，最终形成整个三维实体。

最后，将成品从未固化的树脂中清洗出来，并进行后续处理，如烘干或光刻。

光固化成型技术具有成型速度快、制造精度高、制造复杂度高等优点。

DLF和SLM激光快速成型方法的比较激光直接制造(Direct Laser Fabrication，DLF)技术和选择性激光熔化(Selective Laser Melting，SLM)技术是目前较为成熟和先进的激光快速成型技术，涉及机械、材料、激光、计算机和自动控制等多学科领域，充分体现了现代科学发展多学科交叉的特点，具有广泛的研究和发展前景。

DLF技术是基于激光快速成型的“离散一堆积”、“添加式制造”的基本概念和激光熔覆技术而发展起来的金属零件全密度全功能快速直接制造技术。

其实质是利用送粉式激光熔覆逐点、逐层沉积，实现三维任意形状高性能金属零件的近净成型。

SLM技术是以选择性激光烧结(Selective I．aserSinter，SLS)技术为基础，基于快速成型的最基本思想，即逐层熔覆的“增量”制造方式，根据三维CAD模型直接成型具有特定几何形状的零件，成型过程中金属粉末完全熔化，产生冶金结合。

它是快速成型技术的最新发展。

本文采用DLF和SLM两种激光快速成型技术进行一系列实验，根据实验结果，比较分析两种快速成型方法在成型精度和效率、成型件力学性能和组织结构等方面的异同，为激光快速成型方法的选择提供一定的技术依据。

1 DLF和SLM激光快速成型技术的原理1．1 DLF激光快速成型技术的原理DLF技术是将快速成型(Rapid Prototyping，RP)技术和激光熔覆技术相结合，以激光作为加工能源，以金属粉末为加工原料，在金属基板上逐层熔覆堆积，从而形成金属零件的制造技术。

DLF快速成型技术的基本原理哺1如图1所示，先利用三维CAD软件(如UG，Pro／E，Solidworks)生成所需制造零件的三维CAD模型，并转换成STL格式；再利用切片技术将吼格式的CAD模型按照一定的层厚进行分层切片，提取每一层切片所产生的轮廓；然后根据切片轮廓设计合理的扫描路径，并转换成相应的计算机数字控制(Computer Nomencal Control，CNC)工作台指令；激光束在CNC指令控制下进行扫描加工，将加工原料进行熔覆，生成和这一层形状、尺寸一致的熔覆层。

SLA激光快速成型原理SLA原理SLA工艺也称光造型或立体光刻，是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的。

这种液态材料在一定波长和强度的紫外光照射下能迅速发生光聚合反应，分子量急剧增大，材料也就从液态转变成固态。

液槽中盛满液态光固化树脂，激光束在偏转镜作用下，能在液态表面上扫描，扫描的轨迹及光线的有无均有计算机控制，光点打到的地方，液体就固化。

成型开始时，工作平台在液面下一个确定的深度，聚焦后的光斑在液面上按计算机的指令逐点扫描，即逐点固化。

当一层扫描完成后，未被照射的地方仍是液态树脂。

然后升降台带动平台下降一层高度，已成型的层面上又布满一层树脂，刮板将粘度较大的树脂液面刮平，然后再进行下一层的扫描，新固化的一层牢固地粘在前一层上，如此重复直到整个零件制造完毕，得到一个三维实体模型。

SLA方法是目前快速成型技术领域中研究得最多的方法，也是技术上最为成熟的方法。

SLA工艺成型的零件精度较高，加工精度一般可达到0.1mm，原材料利用率近100%。

成型技术特点快速成型技术具有一下几个重要特征:1)可以制造任意复杂的三维几何实体。

由于采用离散/堆积成型的原理，它将一个十分复杂的三维制造过程简化为二维过程的叠加，可实现对任意复杂形状零件的加工。

越是复杂的零件越能显示出RP技术的优越性。

此外，RP技术特别适合复杂型腔、复杂型面等传统方法难以制造甚至无法制造的零件。

2)快速性。

通过对一个CAD模型的修改或重组就可获得一个新零件的设计和加工信息。

从几个小时到几十个小时就可制造出零件，具有快速制造的突出特点。

3)高度柔性。

无需任何专用夹具或工)快速成型技术实现了机械具即可完成复杂的制造过程，快速制造工模型、原型或零件。

4工程学科多年来追求的两大先进目标，即材料的提取(气、液、固相)过程与制造过程一体化和设计(CAD)与制造(CAM)一体化。

5)与逆向工程(Reverse Engineering)、CAD技术、网络技术、虚拟现实等相结合，成为产品快速开发的有力工具。

RP-Rapid Prototyping(快速成型)技术简介RP技术是80年代后期发展起来的快速成型(Rapid Prototyping简称RP)技术，被认为是近年来制造技术领域的一次重大突破，其对制造业的影响可与数控技术的出现相媲美。

RP系统综合了机械工程、CAD、数控技术，激光技术及材料科学技术，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想物化为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而可以对产品设计进行快速评价、修改及功能试验，有效地缩短了产品的研发周期。

而以RP 系统为基础发展起来并已成熟的快速模具工装制造( Quick Tooling)技术，快速精铸技术(Quick Casting)，快速金属粉末烧结技术(Quick Powder Sintering)，则可实现零件的快速成品。

RP技术，迴异于传统的去除成型(如车、削、刨、磨)，拼合成型(如焊接)，或受迫成型(如铸、锻，粉末冶金)等加工方法，而是采用材料累加法制造零件原型，其原理是先将CAD生成的三维实体模型通过分层软件分成许多细小薄层，每个薄层断面的二维数据用于驱动控制激光光束，扫射液态光敏树脂，使其固化，以逐层固化的薄层累积成所设计的实体原型，激光快速成型技术较之传统的诸多加工方法展示了以下的优越性:1．可以制成几何形状任意复杂的零件，而不受传统机械加工方法中刀具无法达到某些型面的限制。

2．曲面制造过程中，CAD数据的转化(分层)可百分之百地全自动完成，而不靠数控切削加工中需要高级工程人员数天复杂的人工辅助劳动才能转化为完全的工艺数控代码。

3. 不需要传统的刀具或工装等生产准备工作。

任意复杂零件的加工只需在一台设备上完成，因而大大地缩短了新产品的开发成本和周期，其加工效率亦远胜于数控加工。

4．设备购置投资低于数控机床。

目前激光快速成型技术在制造业中已成熟地应用于以下领域:产品设计评估与校审RP技术将CAD的设计构想快速、精确、而又经济地生成可触摸的物理实体。

激光快速成型技术的原理及主要优点KG-DFB激光光源采用国外高性能DFB激光器芯片，独特设计的ATC和APC电路以及隔离控制，保证了极高的功率及波长稳定性。

快速成型技术的基本工作原理是离散，堆积。

首先，将零件的物理模型通过CAD造型或三维数字化仪转化为计算机电子模型，然后将CAD模型转化为STD（stereolithography）文件格式，用分层软件将计算机三维实体模型在z向离散，形成一系列具有一定厚度的薄片，用计算机控制下的激光束（或其他能量流）有选择地固化或黏结某一区域，从而形成构成零件实体的一个层面。

这样逐渐堆积形成一个原型（三维实体）。

必要时再通过一些后处理（如深度固化，修磨）工序，使其达到功能件的要求。

近期发展的快速成型技术主要有：立体光造型、选择性激光烧结、薄片叠层制造、熔化沉积模型。

由于快速成型（包括激光快速成型技术）仅在需要增加材料的地方加上材料，所以从设计到制造自动化，从知识获取到计算机处理，从计划到接口，等方面来看。

非常适合于CIM、CAD及CAM，同时传统的制造方法相比较，显示住诸多优点。

1.快速性快速性指有了产品的三维表面或体模型的设计就可以制造原型。

从CAD设计到完成原型制造原型。

只需数小时到十几小时的时间。

相比与其他方法快多了。

2.适合成型复杂零件采用激光快速成型技术制造零件时，不论零件多复杂，都由计算机分解为二位数据进行成型，无简单与复杂之分，因此它特别适合成型形状复杂、传统方法难以制造甚至无法制造的零件。

3.高度柔性无须传统加工的工夹量具及多种设备，零件在一台设备上即可成型出具有一定功能的原型及零件。

若要修改零件，只需修改CAD模型即可，特别适合于单件，小批量生产。

4.高度集成化激光快速成型技术将CAD数据转化为STL（快速成型技术标准接口）格式后，即可开始快速成型制造过程。

CAD到STL文件的转换是在CAD软件中自动完成的。

快速成型过程是二维操作，可以实现高度自动化和程序化，即用简单重复的二维操作成型复杂的三维零件，无需特殊的工具及人工干预。

快速成型：SLA、LOM、SLS、3DP、FDM快速成型技术根据成型方法可分为两类：基于激光及其他光源的成型技术Laser Technology，例如：光固化成型SLA、分层实体制造LOM、选域激光粉末烧结SLS、形状沉积成型SDM 等；基于喷射的成型技术Jetting Technoloy，例如：熔融沉积成型FDM、三维印刷3DP、多相喷射沉积MJD光造型工艺SLASLA，Stereolithogrphy Apparatus工艺，也称光造型或立体光刻，由Charles Hul 于 1984 年获美国专利。

SLA 技术是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的。

这种液态材料在一定波长和强度的紫外光照射下能迅速发生光聚合反应，分子量急剧增大，材料也就从液态转变成固态。

SLA工作原理SLA工作原理：液槽中盛满液态光固化树脂激光束在偏转镜作用下，能在液态表而上扫描，扫描的轨迹及光线的有无均由计算机控制，光点打到的地方，液体就固化。

成型开始时，工作平台在液面下一个确定的深度．聚焦后的光斑在液面上按计算机的指令逐点扫描，即逐点固化。

当一层扫描完成后．未被照射的地方仍是液态树脂。

然后升降台带动平台下降一层高度，已成型的层面上又布满一层树脂，刮板将粘度较大的树脂液面刮平，然后再进行下一层的扫描，新周化的一层牢周地粘在前一层上，如此重复直到整个零件制造完毕，得到一个三维实体模型。

SLA 方法是目前快速成型技术领域中研究得最多的方法．也是技术上最为成熟的方法。

S LA 工艺成型的零件精度较高，加工精度一般可达到 0.1 mm ，原材料利用率近 100 ％。

但这种方法也有白身的局限性，比如需要支撑、树脂收缩导致精度下降、光固化树脂有一定的毒性等。

叠层实体制造工艺LOMLOM，Laminated Object Manufacturing，LOM工艺称叠层实体制造或分层实体制造，由美国Helisys公司的Michael Feygin于1986 年研制成功。

RP技术简介( 2006-4-16 22:39:02)文章分类：快速成形评论(0) | 阅读(72) RP技术简介1、RP技术简介快速原型制造技术，又叫快速成形技术，（简称RP技术）；英文：RAPID PROTOTYPING（简称RP技术），或RAPID PROTOTYPING MANUFACTUREING，简称RPM。

快速成型（RP）技术是九十年代发展起来的一项先进制造技术，是为制造业企业新产品开发服务的一项关键共性技术, 对促进企业产品创新、缩短新产品开发周期、提高产品竞争力有积极的推动作用。

自该技术问世以来，已经在发达国家的制造业中得到了广泛应用，并由此产生一个新兴的技术领域。

RP技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。

不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同，成形原理和系统特点也各有不同。

但是，其基本原理都是一样的，那就是"分层制造，逐层叠加"，类似于数学上的积分过程。

形象地讲，快速成形系统就像是一台"立体打印机"。

RP技术的优越性显而易见：它可以在无需准备任何模具、刀具和工装卡具的情况下，直接接受产品设计（CAD）数据，快速制造出新产品的样件、模具或模型。

因此，RP技术的推广应用可以大大缩短新产品开发周期、降低开发成本、提高开发质量。

由传统的"去除法"到今天的"增长法"，由有模制造到无模制造，这就是RP技术对制造业产生的革命性意义。

2、它具体是如何成形出来的呢？形象地比喻：快速成形系统相当于一台"立体打印机"。

它可以在没有任何刀具、模具及工装卡具的情况下，快速直接地实现零件的单件生产。

根据零件的复杂程度，这个过程一般需要1～7天的时间。

换句话说，RP技术是一项快速直接地制造单件零件的技术。

3、RP系统的基本工作原理：RP系统可以根据零件的形状，每次制做一个具有一定微小厚度和特定形状的截面，然后再把它们逐层粘结起来，就得到了所需制造的立体的零件。

金属零件选区激光熔化快速成型技术的现状
及发展趋势
1 激光熔化快速成型技术介绍
激光熔化快速成型技术(Laser Melting Rapid Forming，简称LMRF)是利用高功率激光把金属材料加热到溶熔状态，再在塑料微结构
模具内形成熔融坯，再经液态冷却后形成各种金属器件及部件的加工
技术。

它是一种快速成形技术，能快速生产出精密的复杂形状金属器件，具有加工效率高、性能好等优点，大大缩短了金属零件的加工时间，可以部件效果好、工艺更加复杂，更有利于批量生产。

2 应用领域
LMRF技术目前在航空、航天、机械和汽车行业的应用越来越广泛，在这些行业中经常用到激光熔化快速成型技术制造高精度的件。

另外，LMRF技术也被广泛应用于模具、精密件、压力容器的加工中，因为它
可以生产出更复杂、更精密的产品。

3 发展趋势
LMRF技术在未来发展方面具有很大的潜力。

首先，激光功率有望
进一步提高，有助于加工更复杂的零件和结构。

其次，未来将出现更
多的智能检测装置，可以有效地检测出加工中出现的缺陷，从而提高
加工质量。

最后，基于机器人的自动化技术等可能会为LMRF技术的应
用带来更多机遇。

4 总结
激光熔化快速成形技术已经在航空、航天、机械和汽车行业得到了广泛应用，且具有空前的潜力。

未来基于激光功率及相关自动化技术提高，能够加快加工速度，更大幅提高金属零件的加工质量，使得LMRF技术在未来发展中更具优势。

激光快速成型技术原理1. 引言激光快速成型技术（Laser Rapid Prototyping，简称Laser RP）是一种通过激光熔化或固化材料来逐层构建三维实体的制造技术。

它可以直接从计算机辅助设计（CAD）模型中生成物理模型，无需任何模具或切削工具。

激光快速成型技术的出现，极大地改变了传统制造业的生产方式，为产品研发与制造提供了一种快速、高效、灵活的解决方案。

本文将详细解释激光快速成型技术的基本原理，包括激光熔化成型（Selective Laser Melting，简称SLM）和激光固化成型（Stereolithography，简称SLA）两种常见的激光快速成型技术原理。

2. 激光熔化成型（SLM）原理激光熔化成型是一种通过激光熔化金属粉末来逐层构建金属实体的技术。

其基本原理如下：2.1 扫描路径规划在激光熔化成型过程中，首先需要根据CAD模型生成切片数据，然后使用计算机算法进行扫描路径规划。

扫描路径规划决定了激光在每一层的照射顺序，以及每个点的激光功率和照射时间。

2.2 激光照射在激光熔化成型过程中，使用高能量密度的激光束照射金属粉末，使其迅速熔化。

激光束的功率和照射时间会根据扫描路径规划的要求进行调整，以确保金属粉末被完全熔化。

2.3 层间粘结在每一层金属粉末被熔化后，需要等待熔融池冷却并凝固，形成一层固态金属。

然后，在下一层金属粉末上重复上述过程，直到构建出完整的三维实体。

每一层之间通过熔融池的凝固来实现粘结，确保构建出的实体具有足够的强度。

2.4 支撑结构在激光熔化成型过程中，由于构建过程是逐层进行的，上层的熔化金属会渗入到下层的固态金属中。

为了避免上层结构的变形和下层结构的破坏，通常需要添加支撑结构。

支撑结构可以提供支撑力和热传导，以保持构建过程的稳定性和精度。

2.5 后处理完成激光熔化成型后，需要进行后处理。

后处理包括去除支撑结构、表面处理、热处理等。

去除支撑结构通常需要机械或化学方法，以保持构建物表面的平整度和光洁度。

激光快速成型技术原理激光快速成型技术（Laser Rapid Prototyping，LRP）是一种以激光为能源源，通过逐层熔化或固化材料，实现三维实物快速制造的先进制造技术。

它是在计算机辅助设计（CAD）的基础上，利用计算机数控技术、激光技术和材料科学等多学科的综合应用。

激光快速成型技术的原理主要包括建模、切片、成型三个步骤。

首先是建模。

在激光快速成型技术中，首先需要进行三维模型的建立。

通常使用计算机辅助设计软件进行建模，将设计好的三维模型输入到激光快速成型设备中。

建模过程需要考虑到设计的形状、尺寸、结构等因素，以及材料的特性和制造工艺的要求。

接下来是切片。

在建模完成后，需要将三维模型切片成多个薄层。

切片过程是将三维模型分解为一系列的二维层，每一层都是一个横截面的投影。

切片的精度和层数的选择会直接影响到最终成型件的质量和精度。

最后是成型。

成型过程中，通过控制激光束的扫描轨迹和功率密度，将激光束照射到材料表面，使其局部熔化或固化。

当一层材料完成后，工作台会相应下降一层，然后再次进行激光照射，逐层累积，最终完成整个成型过程。

激光快速成型技术可以使用多种材料，如金属、塑料、陶瓷等，可以制造出具有复杂形状和内部结构的实物。

激光快速成型技术基于激光熔化或固化材料的原理，具有以下优点：激光快速成型技术具有高度的制造自由度。

通过激光束的精确控制，可以实现各种复杂形状的制造，包括内部空腔、薄壁结构等。

这种自由度对于一些特殊形状的零件制造非常有优势。

激光快速成型技术具有高精度和高质量。

激光束的直径非常小，可以实现微米级别的精度。

而且激光束的能量密度非常高，可以使材料迅速熔化或固化，从而得到高质量的成型件。

激光快速成型技术具有快速制造速度。

相比传统的制造方法，激光快速成型技术可以大大缩短制造周期，提高生产效率。

这对于一些小批量、个性化的生产要求非常适用。

激光快速成型技术还具有材料利用率高、减少了加工工序、降低了生产成本等优点。

选择性激光烧结快速成型机铺粉系统的研究选择性激光烧结快速成型（Selective Laser Sintering, SLS）技术是一种先进的制造技术，能够实现快速、精确的三维打印。

它通过使用激光束将粉末材料逐层烧结，从而实现零件的快速制造。

铺粉系统是SLS快速成型机中至关重要的组成部分，因为它直接影响着零件的质量和精度。

铺粉系统的主要功能是将粉末均匀地铺设在工作台上，以便激光束可以准确地烧结。

在实际操作中，铺粉系统必须满足以下几个方面的要求：粉末均匀性、粉末厚度的控制、粉末对流的消除、铺粉速度的快慢和铺粉的稳定性。

首先，粉末均匀性是铺粉系统必须解决的首要问题。

粉末的均匀性直接影响着零件的表面质量和尺寸精度。

如果粉末铺设不均匀，烧结过程中就会出现不均匀的热点和冷点，从而导致零件的形状偏差和质量问题。

因此，铺粉系统需要设计合理的铺粉机构，以确保粉末能够均匀地分布在工作台上。

其次，铺粉系统需要能够精确地控制粉末的厚度。

粉末的厚度直接决定着成品零件的尺寸和形状。

如果粉末厚度过小，烧结过程中就会出现不完整烧结的问题；如果粉末厚度过大，烧结过程中就会出现过烧结的问题，导致零件表面粗糙。

因此，铺粉系统需要有一套精确的控制机制，以实现粉末厚度的准确控制。

另外，粉末对流是一个需要被注意的问题。

在铺粉的过程中，粉末往往会出现对流现象，导致粉末在工作台上的分布不均匀。

这种不均匀分布会影响零件的质量和精度。

因此，铺粉系统需要设计合理的铺粉机构，并采取适当的手段来消除对流现象。

铺粉速度是铺粉系统的另一个重要指标。

快速成型技术的优势在于其快速性，因此铺粉系统的铺粉速度要求较高。

如果铺粉速度太慢，将会大大延长成品制造的时间；如果铺粉速度太快，会导致粉末无法均匀铺设，从而影响零件的质量。

铺粉系统需要根据工艺要求，设计合适的铺粉速度。

最后，铺粉系统的稳定性也是一个需要关注的问题。

在SLS快速成型过程中，铺粉系统需要保持稳定的工作状态，以确保粉末能够均匀地铺设在工作台上。

激光诱导蚀刻快速成型技术概述及解释说明1. 引言1.1 概述激光诱导蚀刻快速成型技术是一种先进的制造方法，通过利用高能激光束对材料表面进行精确的物理和化学处理，实现对复杂结构零件的快速制造。

这项技术在工业界引起了广泛关注，并被广泛应用于各个领域。

1.2 文章结构本文将分为五个主要部分来介绍激光诱导蚀刻快速成型技术。

首先在引言部分将简要介绍该技术的背景和重要性。

接下来，在第二部分中将详细解释这项技术的定义、原理以及其发展历程。

第三部分将探讨激光源与扫描系统、材料选择与准备工作以及制造参数优化与控制策略等关键技术与方法。

然后，我们将通过实际应用案例分析，包括制造行业中的运用、医疗领域中的应用实例以及航空航天及国防领域的实践案例，来说明该技术在不同领域的优势和应用前景。

最后，在结论部分总结概括了本文的主要内容，并展望了未来该技术的发展趋势和前景。

1.3 目的本文的目标是全面介绍激光诱导蚀刻快速成型技术，包括定义、原理、发展历程以及其在不同领域中的应用案例。

通过深入了解这项技术，我们可以认识到其重要性和潜力，在未来的制造业中推动其进一步发展并促进创新。

此外，本文还旨在为相关领域的研究人员和工程师提供指导，以便更好地应用和开发该技术。

2. 激光诱导蚀刻快速成型技术2.1 定义和原理激光诱导蚀刻快速成型技术（Laser-Induced Etching Rapid Prototyping，简称LIEP）是一种基于激光与材料相互作用的三维打印技术。

它通过控制激光在材料表面的扫描路径和能量分布来实现高精度、高效率的零件制造。

该技术基于激光束在材料表面聚焦产生局部加热，在材料与环境之间形成临界温度，使材料发生化学反应或物理改变。

这些反应或改变可以通过调整激光的功率、扫描速度和扫描路径等参数来精确控制。

同时，由于激光束可以非常准确地聚焦并扫描在材料表面，因此LIEP技术具有较高的空间分辨率和制造精度。

2.2 发展历程激光诱导蚀刻快速成型技术最早起源于20世纪90年代初期，随着激光器、计算机控制系统和材料研究的不断进步，该技术得到了快速发展。

SLS激光快速成型技术基本原理和工艺的优缺点华曙高科指出SLS激光快速成型技术是采用铺粉辊将一层粉末材料平铺在已成型零件的上表面，并加热至恰好低于该粉末烧结点的某一温度，控制系统控制激光束按照该层的截面轮廓在粉层上扫描，使粉末的温度升到熔化点，进行烧结并与下面已成型的部分实现粘结。

一层完成后，工作台下降一层厚度，铺料辊在上面铺上一层均匀密实粉末，进行新一层截面的烧结，直至完成整个模型。

这项技术与SLA很相似，也是用激光束来扫描各层材料，但SLS的激光器为CO2激光器，成型材料为粉末物质。

制作时，粉末被预热到稍低于其熔点温度，然后控制激光束来加热粉末，使其达到烧结温度，从而使之固化并与上一层粘结到一起。

目前烧结的材料主要有标准的铸造蜡材，标准的工程热塑性塑料如聚碳酸酯、尼龙、覆膜金属。

现在国内外正在研究陶瓷以及其它工程塑料的烧结成型，下面由华曙高科快速模型给大家分析下SLS激光快速成型技术工艺的优缺点。

优点：（1）可采用多种材料。

理论上讲，可采用加热时黏度降低的任何粉末材料，通过材料或各种含黏结剂的涂层颗粒制造任何造型。

（2）制造工艺简单。

由于可用材料比较多，该工艺按材料的不同可以直接生产复杂形状的原型、型腔模三维构建或部件及工具。

（3）高精度。

该工艺一般能够达到工件整体范围内（0.05-2.5)mm的公差。

（4）无需支撑结构。

叠层过程出现的悬空层可直接由未烧结的粉末来支撑。

（5）材料利用率高。

该工艺不用支撑，不需制作基底支撑，为常见几种RP工艺利用率最高的，且价格较便宜。

缺点：（1）表面粗糙。

由于原材料是粉状的，原型建造是由材料粉层经过加热熔化实现逐层粘结的，因此，原型表面严格讲是粉粒状的，因而表面质量不高。

（2）烧结过程有异味。

SLS工艺中粉层需要激光使其加热达到熔化状态，高分子材料或者粉粒在激光烧结时会挥发异味气体。

（3）有时辅助工艺较复杂。

拿聚酰胺粉末烧结来说，为避免激光扫描烧结过程中材料因高温起火燃烧，需在工作空间加入阻燃气体，多为氮气。