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主流金屬3D打印原理圖

晨怡熱管 網絡 2019/2/11 7:14:26

近些年來,3D打印技術格外火熱,也在逐漸改變著我們的生活,在工業、服裝、建筑、汽車、航空、醫療等領域都有著很深入的應用。

在我們工業領域當中,金屬3D打印可以說是先進制造發展的一個重要方向,也是3D打印技術體系中非常有潛力的技術。想必很多人都好奇,3D打印是如何將金屬打印出來變成實物?需要經歷怎樣的一個過程?

現在主流的金屬3D打印有五種:納米顆粒噴射金屬成型(NPJ)、選區激光燒結(SLS)、選區激光熔化(SLM)、激光近凈成型(LENS)和電子束熔煉(EBM)技術。

納米顆粒噴射金屬成型(NPJ)

2016年,來自以色列的公司Xjet展示了其公司最新研發的納米粒噴射(NanoParticle Jetting)金屬3D打印技術,這項技術采用的原理和材料都不同于以往的3D打印技術,是利用3D打印機噴射納米液態金屬墨,然后沉淀成型,完成后,加熱蒸發掉多余的金屬液體。

NPJ技術設備工作過程:

金屬顆粒細化

金屬顆粒分布在液滴中

液滴噴射成型過程

液相排出過程

燒結后的制件

據了解,這種金屬3D打印速度要比普通激光打印快5倍,極大的提升了效率,并且可以減少材料浪費,節省成本,幾乎可以實現任何的復雜形狀。

選區激光燒結(SLS)選區激光燒結SLS技術是出現最早的金屬3D打印技術,其原理是使用激光束來掃描已鋪好的零件粉末,使其溫度升到熔化點燒結成型,然后充分冷卻形成實體模型。

SLS塑料制備工作圖:

模型分層切片

激光燒結

制件的取出

后期處理

SLS技術是現在金屬3D打印技術非常熱門的一個發展方向,它的制造工藝簡單,不需要其他的結構來支撐,并且材料的利用率相當高。

選區激光熔化(SLM)

選區激光熔化成型技術是當前金屬3D打印中最為普遍的一種技術,首先利用專業軟件對需要打印的零件三圍數模進行掃描切片分成,得到數據之后,使用高能激光束對獲得的輪廓數據逐層選擇性的熔化金屬粉末,然后逐層鋪所需要的金屬粉末,制造出三圍實體零件。

SLM技術3D金屬打印零件處理:

取出制件

取出支撐

后期處理

該技術具有高精度、表面質量優異等特點,極大了節省了材料和削加工的成本,降低了20%-40%的制造成本,并且還極大的縮短了生產周期。激光近凈成型(LENS)LENS技術,不同的研究機構有不同的名稱,一般包括(LMD、DMD、DLF、LRF等),是利用激光在沉積區域產生熔池并高速移動,材料以粉末或絲狀直接送入高溫熔區,熔化后逐層沉積形成三維物體零件。

LENS技術工作圖:

同軸送粉

構建過程

LENS技術可以實現金屬零件的無模制造,節約成本,縮短生產周期。同時該技術解決了復雜曲面零部件在傳統制造工藝中存在的切削加工困難、材料去除量大、刀具磨損嚴重等一系列問題。

電子束熔煉(EBM)

電子束熔煉技術由瑞典Arcam公司最早研發使用的,其原理是使用電子槍發射電子束經偏轉聚焦后在焦點所產生的高密度能量,使被掃描到的金屬粉末層在局部微小區域產生高溫,導致金屬微粒熔融。電子束連續掃描將使一個個微小的金屬熔池相互融合并凝固,連接后形成線狀和面狀金屬層。

EBM技術工作圖:

整體預熱

成型過程

熔化過程中粉末的變化

電子束的能量轉換效率遠高于激光,材料熔化更快,因此物體成型速度也快。EBM和真空技術相結合,可以跟好的提升效率及材料的性能。

責任編輯: banye 參與評論
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