(4) 激光熔覆成形(LCF - Laser Cladding Forming)
LCF 技術(shù)的工作原理與SLS 技術(shù)基本相同,通過(guò)對(duì)工作臺(tái)數(shù)控,實(shí)現(xiàn)激光束對(duì)粉末的掃描、熔覆,最終成形出所需形狀的零件。研究結(jié)果表明: 零件切片方式、激光熔覆層厚度、激光器輸出功率、光斑大小、光強(qiáng)分布、掃描速度、掃描間隔、掃描方式、送粉裝置、送粉量及粉末顆粒的大小等因素均對(duì)成形零件的精度和強(qiáng)度有影響。激光熔覆成形能制成非常致密的金屬零件,因而具有良好的應(yīng)用前景。美國(guó)Michigan 的POM 公司正在研制直接金屬成型(Direct Metal Deposition ,DMD) 技術(shù),用激光融化金屬粉末,能一次制作出質(zhì)地均勻、強(qiáng)度高的金屬零件。
(5) 激光近形制造(LENS - Laser Engineering Net Shaping)
LENS技術(shù)是將SLS技術(shù)和LCF技術(shù)相結(jié)合,并保持了這兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。選用的金屬粉末有三種形式:?jiǎn)我唤饘?;金屬加低熔點(diǎn)金屬粘結(jié)劑;金屬加有機(jī)粘結(jié)劑。由于采用的是鋪粉方式,所以不管使用哪種形式的粉末, 激光燒結(jié)后的金屬的密度較低、多孔隙、強(qiáng)度較低。要提高燒結(jié)零件強(qiáng)度,必須進(jìn)行后處理,如浸滲樹(shù)脂、低熔點(diǎn)金屬,或進(jìn)行熱等靜壓處理。但這些后處理會(huì)改變金屬零件的精度。另外,由于要進(jìn)行直接金屬材料燒結(jié),LENS 中所用的激光器必須是大功率的。
3、研究現(xiàn)狀
美國(guó)3DSystems 公司1988 年生產(chǎn)出世界上第一臺(tái)SLA250 型光固化快速造型機(jī),開(kāi)創(chuàng)了LRP 技術(shù)迅速發(fā)展和推廣應(yīng)用的新紀(jì)元。美國(guó)在設(shè)備研制、生產(chǎn)銷(xiāo)售方面占全球主導(dǎo)地位,其發(fā)展水平及趨勢(shì)基本代表了世界的發(fā)展水平及趨勢(shì)。歐洲和日本也不甘落后,紛紛進(jìn)行相關(guān)技術(shù)研究和設(shè)備研發(fā)。香港和臺(tái)灣比內(nèi)地起步早,臺(tái)灣大學(xué)擁有LOM 設(shè)備,臺(tái)灣各單位及軍方安裝多臺(tái)進(jìn)口SL 系列設(shè)備。香港生產(chǎn)力促進(jìn)局和香港科技大學(xué)、香港理工大學(xué)、香港城市大學(xué)等都擁有RP 設(shè)備,其重點(diǎn)是有關(guān)技術(shù)的應(yīng)用與推廣。
國(guó)內(nèi)自20 世紀(jì)90 年代初開(kāi)始進(jìn)行研究,現(xiàn)有西安交通大學(xué)、華中科技大學(xué)、清華大學(xué)、北京隆源公司多所研究單位自主開(kāi)發(fā)了成型設(shè)備并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。其中,西安交大生產(chǎn)的紫外光CPS 系列光固化成型系統(tǒng)快速成型機(jī)等新技術(shù),引起了國(guó)內(nèi)外的高度重視;華中科技大學(xué)研究LOM、SLS 工藝,推出了系列成型機(jī)和成型材料; 清華大學(xué)主要研究RP方面的現(xiàn)代成型學(xué)理論,并開(kāi)展了基于SL 工藝的金屬模具的研究;北京隆源公司主要研究SLS 系列成型設(shè)備和配套材料并承接相關(guān)制造工程項(xiàng)目。
4、LRP 的應(yīng)用
激光快速造型技術(shù)已在汽車(chē)、家電、通訊、航空、工業(yè)造型、醫(yī)療、考古等行業(yè)得到日益廣泛的應(yīng)用,前景廣闊。主要的應(yīng)用領(lǐng)域:
(1) 概念模型制造和功能測(cè)試
將設(shè)計(jì)構(gòu)想轉(zhuǎn)換成實(shí)體模型,具有更好的直觀性和啟示性,可充當(dāng)交流溝通中介物和更有利于產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)估。產(chǎn)品零件原型具有足夠的強(qiáng)度,可用于產(chǎn)品受載應(yīng)力應(yīng)變實(shí)驗(yàn)分析。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
(2) 快速模具制造和快速工具制造
現(xiàn)代模具制造中縮短周期的關(guān)鍵之一是利用快速成型技術(shù)生成模型,結(jié)合精鑄、電極研磨等技術(shù)快速制造出所需的功能模具,其制造周期較之傳統(tǒng)的數(shù)控切削方法可縮短而成本下降。但是,LRP技術(shù)存在一些目前尚未很好解決的關(guān)鍵問(wèn)題,主要是成型機(jī)理尚未完全清楚,成型能量消耗非常高,成型精度有待進(jìn)一步提高等,從而制約了其進(jìn)一步產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。
5、未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
LRP 技術(shù)正在發(fā)生巨大的變化,主要體現(xiàn)在新技術(shù)、新工藝及信息網(wǎng)絡(luò)化等方面,其未來(lái)發(fā)展方向包括:
(1) 研究新的成型工藝方法,在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上,拓寬激光快速成型技術(shù)的應(yīng)用,開(kāi)展新的成型工藝的探索。
(2) 開(kāi)發(fā)新設(shè)備和開(kāi)發(fā)新材料。LRP 設(shè)備研制向兩個(gè)方向發(fā)展: 自動(dòng)化的桌面小型系統(tǒng),主要用于原型制造;工業(yè)化大型系統(tǒng),用于制造高精度、高性能零件。成型材料的研發(fā)及應(yīng)用是目前LRP 技術(shù)的研究重點(diǎn)之一。發(fā)展全新材料,特別是復(fù)合材料,如納米材料、非均質(zhì)材料、功能材料是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。
激光快速成型技術(shù)是多學(xué)科交叉融合一體化的技術(shù)系統(tǒng),正在不斷研究開(kāi)發(fā)和推廣應(yīng)用中,與生物科學(xué)交叉的生物制造、與信息科學(xué)交叉的遠(yuǎn)程制造、與納米科學(xué)交叉的微機(jī)電系統(tǒng)等為它集成制造提供了廣闊的發(fā)展空間。隨著科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,它對(duì)制造業(yè)的作用日益重要并趨向更高的綜合。
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