激光快速成型技术的研究与应用
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激光成形技术的原理和应用前言激光成形技术是一种先进的制造技术,广泛应用于航空航天、汽车、医疗等领域。
本文将介绍激光成形技术的原理以及在各个领域中的应用。
原理激光成形技术利用强聚焦的激光束对粉末材料进行熔融并逐层堆积,最终形成所需形状的零部件。
其原理如下:1.粉末材料的选择:激光成形技术可以使用多种金属和合金粉末材料,如钛合金、不锈钢等。
通过选择合适的粉末材料,可以满足不同应用场景的需求。
2.激光熔融:激光束被聚焦在粉末材料的表面上,使其瞬间熔化。
激光的高能密度可以提供足够的能量,使粉末熔化并形成液体金属。
3.逐层堆积:一旦粉末熔化形成液体金属,激光束被移动到下一层粉末上,不断重复堆积过程,直到形成所需的零部件。
4.热力学特性控制:激光成形过程中,激光束的熔化和凝固过程十分迅速,导致材料的热力学特性发生变化。
因此,需要通过优化激光参数、气氛控制等手段,使得材料在成形过程中具有所需的力学性能和微观结构。
应用航空航天领域激光成形技术在航空航天领域中有广泛的应用。
•制造复杂结构零件:航空航天领域中需要制造复杂结构的零件,如燃烧室和涡轮叶片等。
激光成形技术可以通过逐层堆积粉末来制造这些复杂结构,从而提高零件的性能和可靠性。
•减轻零件重量:航空航天领域对零件的重量要求严格,激光成形技术可以制造轻量化的零件。
通过优化结构设计和材料选择,可以减少零件的重量并保持其强度和刚度。
汽车制造领域激光成形技术也在汽车制造领域中得到了广泛应用。
•制造复杂形状零件:汽车零件往往需要具备复杂的形状和结构,如发动机缸体和底盘等。
激光成形技术可以通过堆积粉末来制造这些复杂形状的零件,从而提高汽车整体性能。
•定制化生产:激光成形技术可以根据客户需求进行定制化生产,适应不同型号、品牌和功能的汽车要求。
医疗领域激光成形技术在医疗领域中的应用主要集中在人工关节和牙科种植方面。
•制造人工关节:激光成形技术可以制造高精度的人工关节,例如人工髋关节和人工膝关节等。
来源于:注塑 激光快速成型技术及其在产品设计中的应用关于激光快速成形技术的研究主要在下列三个方面上进行:第一、材料。
从前面的介绍可以看到,材料是快速成形技术的核心,任何一类快速成形机都是针对特定种类或特定形态的材料而研究开发出来的,液态光敏树脂用SLA,纸用LOM,丝状材料用FDM,粉末状材料用SLS,最近听说又在开发一种新的激光快速成形机,用的是气态材料D D一种活性气体,这种活性气体在激光作用下发生分解,在工作台上沉积出一层层陶瓷或金属形成工件。
另外,目前人们对激光快速成形技术最大的期待,在于直接形成人们所需要的不同材质的成形件,如塑料件、金属件等。
即使是间接翻制,也要解决适当的材料和工艺问题。
材料的廉价化也是个研究重点。
第二、设备。
这里讲的设备,不仅包含硬件,即激光快速成形机本身,而且包含相应的软件,如前面谈到的如何直接对三维CAD软件进行切片,避免STL格式文件这一近似处理环节,其目的是提高成形机的成形精度和成形效率。
第三、应用。
激光快速成形技术在各个领域中的应用越来越广泛,目前的主要应用可用下图表示:其中最主要的应用有以下几个方面:1、在产品设计中的应用快速制作样件,虽然在材质上与最终的实际产品有差异但由于形状及尺寸精度高,可以用来进行产品的形状和尺寸评判,甚至可以进行部分性能测试,与传统的样机生产相比,不仅大幅度地节省时间,百且大幅度地节约费用。
快速成形技术与三座标测量、三维激光扫描、工业CT结合使用,还可以快速实施反求(逆向) 工程。
2、在模具制造中的应用(1)快速成形件直接用作模具LOM制作的纸模经表面处理直接代替砂型铸造的木模,对于形状复杂的高精度模具,其优点尤为突出。
LOM制作的纸模具经表面处理直接用作低熔点合金铸造模、试制用注塑模或失蜡铸造中的蜡模的成形模。
SLS制作的模具经渗铜后,直接用作金属模具。
(2)用快速成形件作母模,翻制软模具所谓软模具,是指用硅橡胶、环氧树脂、聚氨脂等材料制作的模具。
激光快速成形技术的研究现状与发展趋势激光快速成形技术成为目前以钛合金为代表的金属零件制造的重要手段,文章系统地介绍国内外该技术的研究县长,指出了该技术在航空航天领域应用中存在的问题,对其发展趋势给出了科学预测和对策。
标签:激光;快速成形;钛合金引言激光快速成形技术产生于上个世纪八十年代,与传统减式成形相比,由于其独特的成形思路,灵活快捷的制造方法,能达到所想即所得。
到九十年代,激光快速成形技术风行全世界。
近几年,以新型飞机机体、新一代大推重比航空发动机的研制为背景,由于激光快速成形技术在不需要大型加工设备和工装的情况下,快速高效地制造出致密度较高的金属零件,使得该项技术进入了一个新的发展阶段。
以钛合金为代表的高温合金在航空航天领域的诸多重要应用,使得钛合金激光快速成形为新的研究热点,这些重大技术需求有力地推动了金属材料激光快速成形技术在航空航天重大工程中的应用[1-3]。
同时,随着技术的进步,一些对于金属材料增量制造的技术难点,看起来也不是不可克服,这为以金属材料为主的激光快速成形技术迎来了新的发展机遇。
我国在激光快速成形技术方面取得了不少成果。
但是,与世界先进水平相比还有较大的差距。
因此,研究其国内外的研究现状和发展趋势,对我国激光快速成形水平的提高具有重要的理论意义和实用价值。
文章论述了激光快速成形技术的研究现状,指出了激光快速成形技术领域存在的问题,对该领域的发展趋势进行了科学预测。
1 激光快速成形技术的现状与发展1.1 国外研究现状国外对于激光快速成形技术的研究最早开始于1979年,美国联合技术公司利用高能束沉积多层金属来获得大体积金属零件,可以看作是金属零件激光增量制造技术的雏形。
1982年他们把该项技术命名为“LAYERGLAZE”。
九十年代中期,美国联合技术公司与美国桑地亚国家实验室合作开发了使用Nd:YAG固体激光器和同步粉末输送系统的全新理念的激光工程化净成形技术,成功的把同步送粉激光熔覆技术和选择性激光烧结技术融合成先进的激光快速成形技术,使激光快速成形技术进入了崭新发展阶段[4]。
激光快速成型(SLS)技术在汽车领域的应用湖南华曙公司采用的选择性粉末激光烧结(SLS)技术是行业领先的柔性智能制造技术,广泛服务于汽车制造、飞机工程、消费电子、精密传感等诸多领域。
快速制造(RM)激光装备欧美等国07年一年新增近2000台,制成产品已经大量出现在飞机、汽车、大型仪器、仪表等领域,由于不需要模具,从CAD文件到产品可在15小时之内出货,对我们这个传统的制造业大国产生了强烈的冲击,庞大的市场需求与国产设备的极缺造成的反差,无论是激光装备国产化市场还是产品市场都给我们留出了宝贵的市场机遇。
我们项目正是在国内批量制造RM设备并承接RM产品制造服务,并力争建成全国领先的产业集群,国家工程技术中心。
汽车设计和塑胶件批量制造中应用汽车外形及内饰件的设计、改型、装配试验,发动机、汽缸头等复杂外型的试制。
作为设计验证和评估的手段,激光快速成型已经用于国内外汽车产业中,●例如美国克莱斯勒公司已制造车身模型,将其放在高速风洞中进行空气动力学试验分析,取得了令人满意的效果,大大节约了试验费用。
●汽车发动机进气管内腔形状是由十分复杂的自由曲面构成的,它对提高进气效率、燃烧过程有十分重要的影响。
设计过程中,需要对不同的进气管方案做气道试验,传统的方法是用手工方法加工出由几十个截面来描述的气管木模或石膏模,再用砂模铸造进气管,加工中,木模工对图纸的理解和本身的技术水平常导致零件与设计意图的偏离,有时这种误差的影响是显著的。
使用数控加工虽然能较好地反映出设计意图,但其准备时间长,特别是几何形状复杂时更是如此。
英国Rover公司使用激光快速成型技术生产进气管的外模及内腔模,取得了令人满意的效果。
●在汽车模具制造中应用本激光快速成型技术,能烧结蜡、聚碳酸酯、尼龙、金属等各种材料。
用该系统制造的钢铜合金注塑模具,可注塑5万件工件。
也可以结合其他技术来制作钢质模具,实现金属模的快速制造。
或者直接制造出复形精度较高的EDM电极,用于注塑模、锻模、压铸等钢制模具型腔的加工。
型芯、型腔和模具需要不断地维护保养,以便获得较高的出模效率。
越来越多的模具制造商和塑料件生产商乐意选择具有灵活性和技术型的服务商。
Erwin Gottschall先生于1995创建LPT公司,他很早就认识到了激光技术的深远意义,也知道模具企业一般不愿接受激光熔化(Laser Melting)技术。
这首先是因为使用此种技术需要专门的知识,另外,对一般的模具制造商来说,也很难获得理想的应用效果。
而LPT正好填补了市场上的这一空白。
LPT拥有12个分公司和一个在德国Schleiz的激光金属快速成型技术中心,其零件加工能力已达5吨,客户超过2000家。
通过提供客户导向的顾问服务,Erwin Gottschall成了这一领域的专家。
“在某些情况下,如果传统工艺方法更有效,我们会推荐客户使用传统工艺方法。
而如果我们的焊接方法具有优势,我们就会使用焊接的方法。
当遇到随型冷却的情况时,我们会向客户推荐Concept Laser 公司的LaserCUSING激光成型技术。
我们的目标是向客户提供既能满足要求又经济的服务。
”Gottschall说。
LPT能够提供与技术无关的方案给客户,这就是他们与其竞争者不同之处。
图1 LPT的技术中心内,M3和M1设备产自Concept Laser公司。
灵活性LPT公司在2004年,第一次购买了Concept Laser公司M3 Linear激光熔化设备,用来加工大型激光快速成型零件,以及小批量零件生产。
经过几年的实践,金属激光熔化技术在激光能量、成型速度和零件质量等方面都取得了长足的进步。
为了保持公司未来在激光熔铸金属方面的竞争优势, LPT公司在2010年又购进了一台M1型激光快速成型设备,这是一台非常先进的设备。
它在德国Schleiz的工厂中,还配备了QM供粉装置。
自动筛粉机持续工作,保证了粉末的质量,从而也就保证了加工零件的质量,LaserCUSING事业部(位于德国Schleiz)的经理Lutz Fr?tzschner先生指出,这样做是为了确保零件的性能,即:模具和工具制造所要求的密度、表面质量等。
激光成形技术与应用研究激光成形技术是一种基于激光加工的新型制造技术,具有高效、精确、柔性等优点。
它可以将材料通过激光加工实现精细雕刻、切割、焊接等多种形状,广泛应用于航空航天、汽车制造、电子信息等领域。
本文将重点探讨激光成形技术的工艺特点、应用范围及未来发展方向。
一、激光成形技术的工艺特点激光成形技术是一种非接触式加工技术,因此材料处理过程中不与机械接触,可以减少磨损和疲劳。
此外,激光束极为细小,可以在狭窄的空间中实现极高的加工精度。
激光的加工速度快,成形效果优异,使得激光成形被广泛应用于金属、塑料、陶瓷、半导体等各种材料的加工领域。
激光成形技术可以实现基于三维模型的精准成形,对于零件的切割、雕刻、焊接等工艺具有一定的专业性和灵活性。
与传统机械加工相比,激光成形技术可以减少材料损耗和废料产生,降低成本和污染。
此外,激光成形技术可以成形复杂形状的零部件,因此可以减少待加工组件的数量,降低生产成本。
二、激光成形技术的应用范围激光成形技术的应用范围广泛,主要包括航空航天、汽车制造、电子信息、环保等多个领域。
在航空航天领域中,激光成形技术可以实现航天器部件的加工和修复,可以为卫星、飞机等提供高质量的零部件。
激光成形技术在汽车制造中广泛应用,主要用于汽车零部件的生产和维修,包括刹车片、发动机缸体、燃油喷嘴等。
在电子信息领域中,激光成形技术可以制造半导体芯片、LCD等电子产品零部件,提高产品性能。
同时,激光成形技术在环保领域中也有应用,可以制备具有特殊功能的材料,如空气净化器材料、除尘材料等。
三、激光成形技术的未来发展虽然激光成形技术在现代制造领域中已经被广泛应用,但仍有许多技术问题需要解决。
在加工工艺方面,需要进一步提高加工速度和成形精度,实现更高效的加工;在材料方面,需要研究新型材料的性能以及如何使其更好地适应激光加工;在设备方面,需要提高加工设备的稳定性和灵活性。
随着近年来制造业的发展,不断有新型的零部件和产品涌现,在这个背景下,激光成形技术也必将在未来得到更广泛的应用。
激光的成型技术原理和应用1. 引言激光技术是一种利用激光器发射的激光束进行物质加工和制造的先进技术。
这种技术具有高精度、高效率和非接触性的特点,广泛应用于多个领域,例如工业加工、医疗、通信等。
本文将介绍激光的成型技术原理和应用。
2. 激光成型技术原理激光成型技术是一种通过控制激光束对材料进行加热和熔化,从而实现材料形状的变化的技术。
以下是激光成型技术的原理:•激光产生:激光是通过激光器产生的。
激光器中的活性介质受到能量激发后,会发射出一束具有高度一致性和高度定向性的光束。
•激光与材料的相互作用:激光束照射到材料表面时,会与材料相互作用。
激光的能量会被吸收或散射,使材料受热并熔化或蒸发。
•激光控制和移动:激光束通过透镜或反射镜进行聚焦和控制,使激光能量集中在材料的特定区域。
同时,激光束可以通过机械系统进行移动,以实现对材料的精确成型。
3. 激光成型技术应用激光成型技术在多个领域具有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域:3.1 工业加工激光成型技术在工业加工中起到了关键作用。
它可以用于切割、雕刻、打孔和焊接等工艺。
由于激光的高能量密度和精确控制能力,它可以对各种材料进行高精度加工,例如金属、塑料和陶瓷等。
3.2 医疗在医疗领域,激光成型技术被广泛用于激光手术和激光治疗。
激光手术利用激光束的高能量照射来切割、凝固或蒸发组织,用于眼科手术、皮肤手术和晶状体摘除等。
激光治疗则利用激光的局部加热作用来破坏异常组织,用于癌症治疗和皮肤疾病治疗等。
3.3 通信激光成型技术在通信领域起到了重要的作用。
激光器发射的激光束可以传输数据信号,用于光纤通信和无线通信中的光传输。
激光的高速、高能量传输能力使其成为了当前通信技术中的重要组成部分。
3.4 其他领域的应用除了工业加工、医疗和通信,激光成型技术还在其他领域有着各种应用。
例如,激光打印技术用于激光打印机和激光复印机中,激光雷达用于地形测绘和无人驾驶汽车等。
4. 总结激光成型技术利用激光器产生的激光束对材料进行加热和熔化,实现材料形状的变化。
激光快速成型技术在制造业中的应用激光快速成型技术是指利用激光束或其他热源,将金属粉末或其他材料在三维空间中积层成型,从而实现快速制造复杂形状的零部件。
该技术在制造业中的应用得到了广泛关注,因为它能够快速制造具有高精度和复杂形状的零部件,同时也能够大幅度降低制造成本和时间。
本文将详细讨论激光快速成型技术在制造业中的应用,旨在帮助读者更好地了解该技术的优点和局限性。
一、激光快速成型技术的优点激光快速成型技术具有以下几个优点。
1.快速制造复杂形状的零部件激光快速成型技术可以将金属粉末或其他材料通过多个激光束重复扫描和烧结,在三维空间中逐层构建具有复杂形状的零部件。
与传统的制造技术相比,该技术能够大幅度缩短制造周期,同时也能够快速制造具有高精度和复杂形状的零部件。
2.减少制造成本激光快速成型技术采用粉末烧结的方式制造零部件,该方式不仅能够降低材料的浪费,同时也能够节约材料的使用量。
与传统的机械加工、铸造等制造方式相比,激光快速成型技术能够有效降低制造成本,增强制造的竞争力。
3.实现零部件的个性化制造激光快速成型技术能够根据客户的需求制造具有个性化特点的零部件,比如特殊形状、特殊材料等。
该技术不仅能够满足市场的细分需求,同时也能够提高产品的附加值,增强市场竞争力。
二、激光快速成型技术的局限性激光快速成型技术具有以下几个局限性。
1.生产批次大激光快速成型技术的生产效率高,但相应的也需要采用大型设备进行生产,适用于大批量、高起步资金的生产场景。
对于小批量生产,所需设备的投入会加大生产成本,因此该技术在小批量生产场景下的应用将受到限制。
2.对材料的要求高激光快速成型技术要求使用的材料具有很高的纯度和稳定性,以确保在加热、熔化和凝固过程中不会发生变形、裂纹等质量问题,进而影响零部件的精度和质量。
这意味着要使用高质量的材料,而这也会加大部件的成本。
3.制造精度受限激光快速成型技术在制造复杂形状的零部件时,面临制造精度有限的问题。
新型激光快速成形技术在金属新材料制造中的应用前景新型激光快速成形技术在金属新材料制造中的应用前景激光快速成形(Laser-based Additive Manufacturing,简称LAM)是一种基于激光技术的金属新材料制造方法,它通过以粉末形式提供金属材料,并使用高能激光束将其熔化和固化,逐层堆积成所需的三维结构。
该技术具有快速、高效、高精度等优点,已经在许多领域得到广泛应用,并在金属新材料制造中具有重要的应用前景。
首先,激光快速成形技术可以实现金属新材料的高度定制化。
传统金属制造方法通常需要使用模具或工艺流程,限制了产品形状和复杂度。
而激光快速成形技术可以通过控制激光束的运动路径和参数,实现几乎任意形状和复杂度的金属制品制造。
这使得金属制品能够更好地适应各种应用需求,提高了产品的灵活性。
其次,激光快速成形技术可以实现金属新材料的优化设计。
在传统的金属制造中,大多数零部件都是由多个零部件组装而成,这会导致部件之间存在接口问题,限制了产品性能的提升。
而LAM技术可以通过一体化制造,将多个零部件合并成为一个整体,消除了接口问题,提高了零部件的性能和可靠性。
此外,LAM技术还可以通过内部空腔和结构优化,减少零部件的重量,提高产品的强度、刚度和耐用性。
第三,激光快速成形技术可以实现金属新材料的多功能集成。
传统金属制造需要通过多道工艺流程制造不同功能的器件,并且组装耗时耗力。
而LAM技术可以在同一制造过程中实现多功能器件的制造,大大简化了制造流程,提高了生产效率。
例如,激光快速成形技术可以制造具有传热功能的热交换器、具有传导功能的散热器等,可以广泛应用于航空航天、能源、汽车等领域。
第四,LAM技术还可以实现金属新材料的快速原型制造和小批量生产。
在传统金属制造中,制造一个新产品需要设计模具、制造模具、调试生产工艺等一系列繁琐的步骤,需要很长时间和高昂的成本。
而激光快速成形技术可以直接基于三维模型制造金属制品,无需模具,使产品开发和生产周期大大缩短,降低了产品开发和制造的成本,提高了市场反应速度。
激光快速成型技术的研究与应用《材料激光加工技术论文》学院:材料学院姓名:班级:学号:论文摘要:快速成型技术是近年来制造技术领域的一次重大突破和革命性的发展,激光快速成型技术是其重要组成部分,是近年来才发展起来的一种快速成型技术。
本文介绍了激光快速成型技术的基本原理、特点以及发展史,分析了有关工艺方法和激光快速成型技术的研究和应用现状。
讨论了激光快速制造技术的研究方向,指出这种新技术广阔的应用前景并展望其未来发展趋势。
关键词:激光快速成型基本原理、特点、应用研究现状发展趋势正文80年代后期发展起来的快速成型技术(RapidPrototyping ,RP) 是基于分层技术、堆积成型, 直接根据CAD 模型快速生产样件或零件的先进制造成组技术总称。
RP 技术不同于传统的去除成型、拼合成型及受迫成型等加工方法,它是利用材料累加法直接制造塑料、陶瓷、金属及各种复合材料零件。
以激光作为加工能源的激光快速成型( Rapid Prototyping Manufacturing ,RPM)是快速成型技术的重要组成部分,它集成了CAD 技术、数控技术、激光技术和材料科学等现代科技成果。
快速成形制造是一种全新的生产方法,其原理突破了传统的材料变形成形和去除成形的工艺方法,可在没有工装夹具或模具的条件下,迅速制造出任意复杂形状的三维实体零件,因此被认为是20 世纪末制造技术领域的一次重大突破,并有可能成为21 世纪的主流制造技术。
1、激光快速成型的基本原理激光快速成型技术的原理是用CAD生成的三维实体模型,通过分层软件分层、每个薄层断面的二维数据用于驱动控制激光光束,扫射液体、粉末或薄片材料,加工出要求形状的薄层,逐层积累形成实体模型。
传统的工业成形技术中大部分遵循材料去除法这一方法的,如车削、铣削、钻削、磨削、刨削;另外一些是采用模具进行成形,如铸造、冲压。
而激光快速成形却是采用一种全新的成形原理——分层加工、迭加成形。
而激光快速成型技术快速制造出的模型或样件可以直接用于新产品设计验证、功能验证、工程分析、市场订货一级企业的决策等,缩短新产品开发周期,降低研发成本,提高企业竞争力。
以此为基础进一步发展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) 等,可实现零件的快速成品。
2、激光快速成型的特点由于快速成型技术(包含激光快速成型技术)仅仅在需要增加材料的地方增加材料,所以从设计到自动化,从知识获取到计算机处理,从计划到接口、通讯等方面来看,非常适合于CIM、CAD及CAM,因此,同传统的制造方法相比较,激光快速成型显示出诸多的优点:(1)制造速度快、成本低、节省时间和节约成本,为传统制造方法注入新的活力,而且可实现自由制造(Free Form Fabrication),产品制造过程以及产品造价几乎与产品的批量和复杂性无关。
(2)采用非接触加工的方式,没有传统加工的残余应力的问题,没有工具更换和磨损之类的问题,无切割、噪音和振动等,有利于环保。
(3)可实现快速铸造、快速模具制造,特别适合于新产品开发和单间零件生产。
3.工艺方法1)选择性激光烧结(SLS—Se1ected LaserSintering)SLS原理是根据CAD 生成的三维实体模型,通过分层软件分层获得二维数据驱动控制激光束,有选择性地对铺好的各种粉末材料进行烧结,加工出要求形状的薄层,逐层累积形成实体模型,最后去掉未烧结的松散的粉未,获得原型制件。
SLS的特点是可以采用多种材料适应不同的应用要求,固体粉材可以作为自然支撑,重要的是可以直接制造金属零件,因而具有更广阔的发展前景。
但能量消耗非常高,成型精度有待进一步提高。
DTM 公司推出了系列Sinterstation 成型及多种成型材料, 其中SOMOS材料具有橡胶特性,耐热、抗化学腐蚀,用该材料制造出了汽车上的蛇形管、密封垫等柔性零件。
EOS 公司研制了PA3200GF 尼龙粉末材料,用其制作的零件具有较高的精度和表面光洁度。
2)光固化立体造型(SL —Stereolithography ,or SLA)将计算机控制下的紫外激光按预定零件各分层截面的轮廓为轨迹对液态光敏树脂逐点扫描,被扫描的树脂薄层产生光聚合反应固化形成零件的一个截面, 再敷上一层新的液态树脂进行扫描加工,如此重复直到整个原型制造完毕。
这种方法的特点是精度高、表面质量好,能制造形状复杂、特别精细的零件,不足是设备和材料昂贵,制造过程中需要设计支撑.3)叠层制造叠层制造(LOM) 是根据CAD 模型各层切片的平面几何信息对箔材进行分层实体切割。
首先利用激光控制装置进行X2Y 切割运动,将铺在工作台上的一层箔材切成最下一层切片的平面轮廓,随后工作台下降一个切片高度,箔材送进机构又将新的一层箔材铺上并用热压辊碾压使其牢固地粘结在已成形的箔材上,激光再次进行切割运动并切出第二层平面轮廓,如此重复直至整个零件制作完成。
LOM主要特点是设备和材料价格较低,制件强度较好、精度较高。
Helisys 公司研制出多种LOM工艺用的成型材料,可制造用金属薄板制作的成型件,该公司还开发基于陶瓷复合材料的LOM工艺。
4)激光熔覆成形(LCF - Laser Cladding Forming)LCF 技术的工作原理与SLS 技术基本相同,通过对工作台数控,实现激光束对粉末的扫描、熔覆,最终成形出所需形状的零件。
研究结果表明: 零件切片方式、激光熔覆层厚度、激光器输出功率、光斑大小、光强分布、扫描速度、扫描间隔、扫描方式、送粉装置、送粉量及粉末颗粒的大小等因素均对成形零件的精度和强度有影响。
激光熔覆成形能制成非常致密的金属零件,因而具有良好的应用前景。
美国Michigan 的POM 公司正在研制直接金属成型(Direct Metal Deposition ,DMD) 技术,用激光融化金属粉末,能一次制作出质地均匀、强度高的金属零件。
5)激光近形制造(LENS - Laser EngineeringNet Shaping)LENS技术是将SLS技术和LCF技术相结合,并保持了这两种技术的优点。
选用的金属粉末有三种形式:单一金属;金属加低熔点金属粘结剂;金属加有机粘结剂。
由于采用的是铺粉方式,所以不管使用哪种形式的粉末, 激光烧结后的金属的密度较低、多孔隙、强度较低。
要提高烧结零件强度,必须进行后处理,如浸渗树脂、低熔点金属,或进行热等静压处理。
但这些后处理会改变金属零件的精度。
另外,由于要进行直接金属材料烧结,LENS 中所用的激光器必须是大功率的。
4.激光快速成型的应用不断提高激光快速成型技术的应用水平是推动激光快速成型技术技术发展的重要方面。
目前,激光快速成型技术已在工业造型、机械制造、航空航天、军事、建筑、影视、家电、轻工、医学、考古、文化艺术、雕刻、首饰等领域都得到了广泛应用。
并且随着这一技术本身的发展,其应用领域将不断拓展。
激光快速成型技术的实际应用主要集中在以下几个方面:(1)在新产品造型设计过程中的应用激光快速成形技术为工业产品的设计开发人员建立了一种崭新的产品开发模式。
运用激光快速成型技术能够快速、直接、精确地将设计思想转化为具有一定功能的实物模型(样件),这不仅缩短了开发周期,而且降低了开发费用,也使企业在激烈的市场竞争中占有先机。
(2)在机械制造领域的应用由于激光快速成型技术自身的特点,使得其在机械制造领域内,获得广泛的应用,多用于制造单件、小批量金属零件的制造。
有些特殊复杂制件,由于只需单件生产,或少于50件的小批量,一般均可用RP技术直接进行成型,成本低,周期短。
(3)快速模具制造传统的模具生产时间长,成本高。
将激光快速成型技术与传统的模具制造技术相结合,可以大大缩短模具制造的开发周期,提高生产率,是解决模具设计与制造薄弱环节的有效途径。
激光快速成形技术在模具制造方面的应用可分为直接制模和间接制模两种,直接制模是指采用激光快速成型技术直接堆积制造出模具,间接制模是先制出快速成型零件,再由零件复制得到所需要的模具。
(4)在医学领域的应用近几年来,人们对激光快速成型技术在医学领域的应用研究较多。
以医学影像数据为基础,利用激光快速成型技术制作人体器官模型,对外科手术有极大的应用价值。
(5)在文化艺术领域的应用在文化艺术领域,激光快速成形制造技术多用于艺术创作、文物复制、数字雕塑等。
(6)在航空航天技术领域的应用在航空航天领域中,空气动力学地面模拟实验(即风洞实验)是设计性能先进的天地往返系统(即航天飞机)所必不可少的重要环节。
该实验中所用的模型形状复杂、精度要求高、又具有流线型特性,采用激光快速成型技术,根据CAD模型,由激光快速成型设备自动完成实体模型,能够很好的保证模型质量。
(7)在家电行业的应用目前,激光快速成形系统在国内的家电行业上得到了很大程度的普及与应用,使许多家电企业走在了国内前列。
如:广东的美的、华宝、科龙;江苏的春兰、小天鹅;青岛的海尔等,都先后采用快速成形系统来开发新产品,收到了很好的效果。
快速成形技术的应用很广泛,可以相信,随着快速成形制造技术的不断成熟和完善,它将会在越来越多的领域得到推广和应用。
(8) 概念模型制造和功能测试将设计构想转换成实体模型,具有更好的直观性和启示性,可充当交流沟通中介物和更有利于产品设计评估。
产品零件原型具有足够的强度,可用于产品受载应力应变实验分析。
(9) 快速模具制造和快速工具制造现代模具制造中缩短周期的关键之一是利用快速成型技术生成模型,结合精铸、电极研磨等技术快速制造出所需的功能模具,其制造周期较之传统的数控切削方法可缩短而成本下降。
但是,LRP技术存在一些目前尚未很好解决的关键问题,主要是成型机理尚未完全清楚,成型能量消耗非常高,成型精度有待进一步提高等,从而制约了其进一步产业应用。
5.快速成形技术的发展现状美国3DSyetems公司1988年生产出世界上第一台SLA250型光固化快速造型机,开创了激光快速成型技术迅速发展和推广的新纪元。
美国在设备研制、生产销售方面占全球主导地位,其发展水平及趋势基本代表了世界的发展水平及趋势。
欧洲和日本也不甘落后,纷纷进行相关技术研究和设备研发。
香港和台湾比内地起步早,台湾大汛拥有LOM设备,台湾各单位及军方安装多台进口SL系列设备。
香港生产力促进局和香港科技大学、香港理工大学、香港城市大学等都拥有RP设备,其重点是有关键技术的应用与推广。
国内自20世纪90年代初开始进行研究,现有西安交通大学、华中科技大学、清华大学、北京隆源公司多所研究单位自主开发了成型设备并实现产业化。