模具激光制造 

1) 激光間接成模工藝 

①立體光造形(Stereo Lithography Apparatus，簡稱SLA)工藝是利用紫外激光束逐層掃描光固化膠的方法形成三維實體工件的。1986年美國3D Systems公司推出了商品化樣機SLA-1。SLA工藝的最高加工精度能達到0.05mm。

②薄層疊片制造(Laminated Object Manufacturing，簡稱LOM)工藝采用薄片材料，如紙、塑料薄膜等，由美國Helisys公司于1986年研制成功。通過反復CO2激光器切割和材料粘貼，得到分層制造的實體工件。LOM工藝的特點是適合制造大型工件，其精度達到0.1mm。

③選擇性激光燒結(jié)(Selective Laser Sintering，簡稱SLS)工藝是利用粉末狀材料成形的，由美國德克薩斯大學奧斯汀分校的于1989年研制成功，通過用高強度的CO2激光器逐層有選擇地掃描燒結(jié)材料粉末而形成三維工件，SLS工藝最大的優(yōu)點在于選材較為廣泛。 

上述三種激光快速成形技術(shù)由于發(fā)展時間長，技術(shù)相對比較成熟，在國內(nèi)外都得到了較為廣泛的應用。但上述方法形成的三維工件都不能直接作為模具使用，需要進行后續(xù)的處理，所以稱之為激光間接成模工藝。主要的處理方法有以下三種：

①快速成形工件處理后用作模具。LOM制作的紙模經(jīng)表面處理直接代替砂型鑄造木模；或者用LOM制作的紙模具經(jīng)表面處理直接用作低熔點合金鑄模、注塑模；或失蠟鑄造中蠟模的成形模。SLS制作的工件經(jīng)滲銅后，作為金屬模具使用。

②用快速成形件作母模澆注硅橡膠、環(huán)氧樹脂、聚氨脂等材料制作軟模具。

③用快速成形件翻制硬模具。一種是直接用LOM制作紙基模具，經(jīng)表面金屬電弧噴鍍和拋光后研成金屬模；另一種是金屬面硬背襯模具。上述硬模具可用于砂型鑄造、消失模的壓型制作、注塑模以及簡易非鋼質(zhì)拉伸模。 

用上述激光間接成模工藝制作模具，既避開了復雜的機械切削加工，又可以保證模具的精度，還可以大大縮短制模時間、節(jié)省制模費用，對于形狀復雜的精度模具，其優(yōu)點尤為突出。但是，目前還存在著模具壽命相對較短的缺點，所以上述激光間接成形模具較適合于小批量生產(chǎn)。 

2) 激光直接成模工藝 

選擇性激光熔化(Selective Laser Melting，簡稱SLM)技術(shù)是在選擇性激光燒結(jié)(SLS)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。SLM的特點為：

(1)使用高功率密度，小光斑的激光束加工金屬，使得金屬零件具有0.1毫米的尺寸精度。

(2)熔化金屬制造出來的零件具有冶金結(jié)合的實體，相對密度幾乎能達到100％，大大改善了金屬零件的性能。

(3)由于激光光斑直徑很小，因此能以較低的功率熔化高熔點的金屬，使得用單一成分的金屬粉末來制造零件成為可能。

激光多層（或稱三維/立體）熔覆直接快速成形技術(shù)是在快速原型技術(shù)的基礎(chǔ)上結(jié)合同步送料激光熔覆技術(shù)所發(fā)展起來的一項高新制造技術(shù)，其實質(zhì)是計算機控制下的三維激光熔覆。

由于激光熔覆的快速凝固特征，所制造出的金屬零件具有均勻細密的枝晶組織和優(yōu)良的質(zhì)量，其密度和性能與常規(guī)金屬零件相當。激光多層熔覆發(fā)展出了多種方法，其中最具代表性的是美國Sandia國家實驗室（Sandia National Laboratories）研發(fā)的稱作激光工程化凈成形技術(shù)(Laser Engineered Net Shaping，簡稱LENS)的金屬件快速成形技術(shù)。采用該方法已成功制造了不銹鋼，馬氏體時效鋼，鎳基高溫合金，工具鋼，鈦合金，磁性材料以及鎳鋁金屬間化合物工件，零件致密度達到近乎100%。

選擇性激光熔化(SLM)技術(shù)和激光工程化凈成形(LENS)技術(shù)由于成形件致密性好，且具有冶金結(jié)合組織及精度高，制成的模具壽命長的特點，已得到了工業(yè)界和學術(shù)界的普遍重視，在國外已推出了多種設(shè)備樣機，有的甚至開始商品化了；而國內(nèi)目前的研究和應用還處于起步階段。