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金属3D手板打印技术详解

发布时间:2019-01-22 15:12作者:admin 点击次数:164

  3D手板打印技术正在快速改变传统的生产和生活方式,作为战略性新兴产业,美德等发达国家高度重视并积极推广该技术。当然我国的3D打印技术也在不断的发展,在2017年的达沃斯论坛中国国家主席就在发表题为《共担时代责任 共促全球发展》的主旨演讲中就提到3D打印、人工智能等新技术不断涌现,但尚未形成新的经济增长点。目前可用于直接制造金属功能零件的快速成型方法主要有:包括选区激光烧结(Selective Laser Sintering, SLS)技术、直接金属粉末激光烧结(Direct Metal Laser Sintering,DMLS)、选区激光熔化(Selective Laser Melting, SLM)技术、激光近净成形(Laser Engineered Net Shaping, LENS)技术和电子束选区熔化(Electron Beam Selective Melting, EBSM)技术等。

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  国外对金属零件3D打印技术的理论与工艺研究相对较早。虽然我国在技术上落后于这些欧美大国,但是经过这些年国内的技术的不断积累,一些厂家也都推出了自己的商品化的金属3D打印机,接下来惠柏智造就直接制造金属功能零件的快速成型的主要方法进行了归纳总结。

  首先,选区激光烧结(SLS)

  选择性激光烧结技术(SLS)最初是由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的Carl Deckard于1989年在其硕士论文中提出的, 选区激光烧结,顾名思义,所采用的冶金机制为液相烧结机制,成形过程中粉体材料发生部分熔化,粉体颗粒保留其固相核心,并通过后续的固相颗粒重排、液相凝固粘接实现粉体致密化。美国DTM公司于1992年推出了该工艺的商业化生产设备SinterSation。德国的EOS公司在这一领域也做了很多研究工作,并开发了相应的系列成型设备。国内有如华中科技大学、南京航空航天大学、西北工业大学、中北大学和北京隆源自动成型有限公司等,多家单位进行SLS的相关研究工作,也取得了重大成果。

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  其次,SLS 技术原理及其特点

  整个工艺装置由粉末缸和成型缸组成,工作粉末缸活塞(送粉活塞)上升,由铺粉辊将粉末在成型缸活塞(工作活塞)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。

  第三,SLS工艺采用半固态液相烧结机制,粉体未发生完全熔化,虽可在一定程度上降低成形材料积聚的热应力,但成形件中含有未熔固相颗粒,直接导致孔隙率高、致密度低、拉伸强度差、表面粗糙度高等工艺缺陷,在SLS 半固态成形体系中,固液混合体系粘度通常较高,导致熔融材料流动性差,将出现 SLS 快速成形工艺特有的冶金缺陷——“球化”效应。球化现象不仅会增加成形件表面粗糙度,更会导致铺粉装置难以在已烧结层表面均匀铺粉后续粉层,从而阻碍SLS 过程顺利开展。

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  综合以上见解,希望在未来3D手板打印技术能为各位带来更多的优势。

 

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