激光3D打印零件強度略小於鍛造機加件

  高精度激光燒結[3D打印技術之SLS(選擇性燒結)]對激光的功率要求中等,燒結點溫度雖然高,但是點陣小,每點陣金屬熔融凝固量很少,全過程熱釋放低,材料胚體溫度接近常溫區,較少形成複雜的熱應力情況,金屬凝固形成的金相較為均勻細密,大多為細小的晶格態,類似於經過鍛造的金屬構件,獲得金屬零件強度略小於鍛造機加件。

  美國德州大學奧斯汀分院最早於1986年提出SLS的專利,由DTM公司提供商用設備,美國麻省理工1988年提出DMLS的概念和專利,但目前商用化設備主要的供應商都來源於歐洲,德國EOS略占優勢,MTT公司和ConceptLaser公司也具有很強的競爭力。中國於1998年以後開始開展SLS方麵的研究,2000年以後,隨著商品化光纖激光器的成熟,國內在SLS方麵取得一定成果,2004年起,有至少3家公司和單位提出SLS技術應用化的專利,在航空領域因材料強度方麵的問題,早期的應用主要在快速建立冶金應用模具方麵。

  目前最大加工零件可達約5平米,居世界領先地位,與美國、歐洲等站在同一起跑線,目前商用領域已經有1000X1000X1000MM加工能力的設備銷售,更大的加工尺度的產品可以定製。

  3D打印概念的出現是一種製造工業領域革命性的新技術,目前的諸多成形手段和方法都有各自的具體優點和缺陷,在航空領域,選擇燒結SLS技術看起來潛力最大,應用前景最廣泛,它的材料適應範圍最廣,從鋁合金、鈦合金、高強度鋼、高溫合金到陶瓷都能處理,但是它屬於微觀粉末冶金的範疇,快速成形中,粉末冶金技術中因熔融——凝固過程過快,成形體中容易夾雜空穴,未完全熔融的粉末,胚體缺陷還有可能包括激光掃描線方向形成的熔融——凝固不均勻金相微觀線狀晶格排列,這些都會嚴重影響了成形件的強度。

  目前激光選區成形的構件大多都隻能達到同牌號金屬鑄造[激光表麵硬化技術在模具中的應用]的強度水平,雖然這已經能讓構件進入正常的應用領域,但顯然要承擔象飛機這樣的主要結構受力構件還是有很大限製的。

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