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研究人员研究出新的激光金属增材制造技术
时间:2021-10-09 08:32点击量:


本文摘要:根据谢菲尔德大学的研究人员,他们研究出有新的3D打印机/增材生产工艺,通过用于节约能源二极管激光器阵列,不必振镜,超过更加慢、更加经济的零件加工结果,谢菲尔德大学指出他们将转变零件的生产方式。我们所熟悉的激光熔融粉末材料的加工方式于是以更加多地被应用于航空航天和汽车等高附加值领域,将粉末材料通过激光熔融的方式生产金属和塑料零件。

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根据谢菲尔德大学的研究人员,他们研究出有新的3D打印机/增材生产工艺,通过用于节约能源二极管激光器阵列,不必振镜,超过更加慢、更加经济的零件加工结果,谢菲尔德大学指出他们将转变零件的生产方式。我们所熟悉的激光熔融粉末材料的加工方式于是以更加多地被应用于航空航天和汽车等高附加值领域,将粉末材料通过激光熔融的方式生产金属和塑料零件。为了融化粉末,必需有充裕的激光能量被移往到材料中,以熔融中心区的粉末,从而创立几乎颗粒的部分,但同时热量的传导远超过了激光光斑周长,影响到周围的粉末。

所以大于的生产尺寸一般比激光斑要大,远超过激光点的工件量各不相同粉末的热导率和激光的能量。所蔓延的激光能量和熔池的激光扫描速度都是经过精心调整和掌控的,这样才能超过完全一致的金属合金的特性和层厚度。据3D科学谷的理解,激光束的探讨是熔融过程中影响合金性能的关键,要超过完全一致的过程就依赖掌控激光点大小,就必须使得激光能量密度和移往到附近粉末的能量是完全一致的。目前粉末床激光融化加工工艺中,通过振镜来取得明晰探讨的光束,因为任何探讨的不集中于都会造成能量传超过熔融区以外的材料带给不充份的粉末熔融,并有可能造成的成品尺寸误差和表面光洁度劣。

如果探讨光斑尺寸大幅减少,那么有可能造成成品组件不含大量不几乎熔融粉末和无法掌控的材料性能。所以说道长久以来占有业界大脑的一个共识是振镜是构建仪器加工的一个关键零件。而与市场上标准化的加工技术有所不同的是,谢菲尔德大学尝试弃用振镜。他们将这一过程称作二极管面积熔融(DiodeAreaMelting),通过分段用于单个激光二极管阵列,这些激光束可以被关上或重开,根据谢菲尔德大学这种方法更加慢、更加节约能源。

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来自电子与电气工程系由的KristianGroom博士说道:“我们的研究挑战了业界长期以来的信念:较低功率二极管由于功率较低和光束质量劣,无法构建充份的粉末材料熔融。DiodeAreaMelting技术的关键过程是移动较短波长激光阵列(808nm),减少吸取的光束效应,并在几毫秒内探讨光束超过1400℃的熔点,产生颗粒的零件,这种方法可用作17-4不锈钢零件的加工。”Groom博士和机械工程系的KamranMumtaz博士计划将这种技术伸延到塑料产品的加工领域。

研究小组指出设备将来有可能拓展沦为多材料加工系统。这项研究取得了工程和物理科学研究委员会(EPSRC)的反对。谢菲尔德大学的这项研究的商业价值如何?还必须先前追踪仔细观察,就弃用振镜的这项尝试来说,据理解,此前德国Fraunhofer研究所公布的仅售3万欧元针对中小企业的入门级SLM3D打印机也是没振镜。

Fraunhofer的设备配有了140W的激光二极管,焦点直径为250微米,并用于一个直角坐标系由。该设备需要生产的金属部件低90毫米,仅次于直径80毫米。

设备外观十分灵活,仅有占到空间1.3×0.8×1.4米。通过调整打印机速度和质量,研究所还尝试打印机了一个中等大小的不锈钢组件,密度多达99.。


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