(4) 激光熔覆成形(LCF - Laser Cladding Forming)
LCF 技術的工作原理與SLS 技術基本相同,通過對工作臺數控,實現激光束對粉末的掃描、熔覆,最終成形出所需形狀的零件。研究結果表明: 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成形零件的精度和強度有影響。激光熔覆成形能制成非常致密的金屬零件,因而具有良好的應用前景。美國Michigan 的POM 公司正在研制直接金屬成型(Direct Metal Deposition ,DMD) 技術,用激光融化金屬粉末,能一次制作出質地均勻、強度高的金屬零件。
(5) 激光近形制造(LENS - Laser Engineering Net Shaping)
LENS技術是將SLS技術和LCF技術相結合,并保持了這兩種技術的優點。選用的金屬粉末有三種形式:單一金屬;金屬加低熔點金屬粘結劑;金屬加有機粘結劑。由于采用的是鋪粉方式,所以不管使用哪種形式的粉末, 激光燒結后的金屬的密度較低、多孔隙、強度較低。要提高燒結零件強度,必須進行后處理,如浸滲樹脂、低熔點金屬,或進行熱等靜壓處理。但這些后處理會改變金屬零件的精度。另外,由于要進行直接金屬材料燒結,LENS 中所用的激光器必須是大功率的。
3、研究現狀
美國3DSystems 公司1988 年生產出世界上第一臺SLA250 型光固化快速造型機,開創了LRP 技術迅速發展和推廣應用的新紀元。美國在設備研制、生產銷售方面占全球主導地位,其發展水平及趨勢基本代表了世界的發展水平及趨勢。歐洲和日本也不甘落后,紛紛進行相關技術研究和設備研發。香港和臺灣比內地起步早,臺灣大學擁有LOM 設備,臺灣各單位及軍方安裝多臺進口SL 系列設備。香港生產力促進局和香港科技大學、香港理工大學、香港城市大學等都擁有RP 設備,其重點是有關技術的應用與推廣。
國內自20 世紀90 年代初開始進行研究,現有西安交通大學、華中科技大學、清華大學、北京隆源公司多所研究單位自主開發了成型設備并實現產業化。其中,西安交大生產的紫外光CPS 系列光固化成型系統快速成型機等新技術,引起了國內外的高度重視;華中科技大學研究LOM、SLS 工藝,推出了系列成型機和成型材料; 清華大學主要研究RP方面的現代成型學理論,并開展了基于SL 工藝的金屬模具的研究;北京隆源公司主要研究SLS 系列成型設備和配套材料并承接相關制造工程項目。
4、LRP 的應用
激光快速造型技術已在汽車、家電、通訊、航空、工業造型、醫療、考古等行業得到日益廣泛的應用,前景廣闊。主要的應用領域:
(1) 概念模型制造和功能測試
將設計構想轉換成實體模型,具有更好的直觀性和啟示性,可充當交流溝通中介物和更有利于產品設計評估。產品零件原型具有足夠的強度,可用于產品受載應力應變實驗分析。#p#分頁標題#e#
(2) 快速模具制造和快速工具制造
現代模具制造中縮短周期的關鍵之一是利用快速成型技術生成模型,結合精鑄、電極研磨等技術快速制造出所需的功能模具,其制造周期較之傳統的數控切削方法可縮短而成本下降。但是,LRP技術存在一些目前尚未很好解決的關鍵問題,主要是成型機理尚未完全清楚,成型能量消耗非常高,成型精度有待進一步提高等,從而制約了其進一步產業應用。
5、未來發展趨勢
LRP 技術正在發生巨大的變化,主要體現在新技術、新工藝及信息網絡化等方面,其未來發展方向包括:
(1) 研究新的成型工藝方法,在現有的基礎上,拓寬激光快速成型技術的應用,開展新的成型工藝的探索。
(2) 開發新設備和開發新材料。LRP 設備研制向兩個方向發展: 自動化的桌面小型系統,主要用于原型制造;工業化大型系統,用于制造高精度、高性能零件。成型材料的研發及應用是目前LRP 技術的研究重點之一。發展全新材料,特別是復合材料,如納米材料、非均質材料、功能材料是當前的研究熱點。
激光快速成型技術是多學科交叉融合一體化的技術系統,正在不斷研究開發和推廣應用中,與生物科學交叉的生物制造、與信息科學交叉的遠程制造、與納米科學交叉的微機電系統等為它集成制造提供了廣闊的發展空間。隨著科學技術和現代工業的發展,它對制造業的作用日益重要并趨向更高的綜合。
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