基于SLM的增减材混合制造新形式:激光熔融与超快激光切割相结合 - 3D打印技术参考

基于SLM的增减材混合制造新形式:激光熔融与超快激光切割相结合

                   

基于SLM的增减材混合制造新形式:激光熔融与超快激光切割相结合有内容 有深度 有态度 欢迎关注

今年,汉邦科技推出了一项称为激光增材微切割混合制造的新技术(Laser Additive & Cutting Manufacturing,简称LACM),其将选择性激光熔融和超快(如皮秒、飞秒)激光切割技术结合,在每一层打印完成后采用超快激光对零件轮廓进行精细化加工,从而直接制造出高表面质量的零件。这是继3D打印和传统机械减材混合制造之后又一种新的技术整合。

基于SLM的增减材混合制造新形式:激光熔融与超快激光切割相结合LACM技术工艺过程,包含选择性激光熔融和超快激光切割两步

本期我们介绍的重点就在于SLM与超快激光切割技术的结合所能达到的工艺效果和潜在的应用情况。

基于SLM的增减材混合制造的应用背景与形式

即便SLM在所有金属打印中已经是具有较高精度和表面质量的工艺,但对于很多应用来说,SLM打印出的零件表面较为粗糙,很多时候需要进行二次加工才能得到高精度表面。对于具有复杂内部流道的零件,如随形冷却水路、冲压发动机和火箭发动机再生冷却流道,难以实现对内部表面的有效再处理。笔者在一次交流会上听到航天系统的有关人员介绍,现在SLM所制造的带有内部流道的结构,只能是凑合用。

基于SLM的增减材混合制造新形式:激光熔融与超快激光切割相结合推力室复杂流道结构

这实际上对SLM制造的精度和表面质量提出了更高的要求,而基于SLM的增减材混合制造设备目前已知的品牌并不多,国内更是鲜见。将数控加工与增材制造进行有机集成,可实现打印与精加工和表面处理同步完成,它直接带来了3D打印精确度和表面质量的提高。

基于SLM的增减材混合制造新形式:激光熔融与超快激光切割相结合SLM+数控加工混合制造过程

然而目前看来,数控加工与增材制造的结合仅是增减材混合制造的一种形式。将超快激光切割技术与SLM相结合,则成为一种新的探索。超快激光切割材料时,每一个脉冲与材料相互作用的持续时间很短,避免了热扩散,属冷加工过程,基本上消除了类似于长脉冲加工过程中的熔融区、热影响区、冲击波等多种效应对周围材料造成的影响和热损伤,具有极高的的加工精度。

LACM技术特点

• 屏蔽掉圆角,塌角等问题;

• 可实现高薄壁的结构,可达80微米壁厚;

•零件可以直接使用,或简单加工后使用;

•成型精度达微米级,大幅降低粗糙度。

基于SLM的增减材混合制造新形式:激光熔融与超快激光切割相结合连续激光与超快激光的热影响区,其中SLM过程实际上对应连续激光

与数控加工相比,超快激光微切割,避免了频繁的换刀过程以及切削造成的粉末污染和铺粉质量问题,更不存在刀具磨损,能够显著提高加工效率;同时,超快激光的冷加工和柔性加工特点,避免了机械加工过程中的应力产生;此外,激光切割无切削力,加工无变形,可加工不能承受刀具切削力的精细结构和受刀具大小限制的结构,在一些应用领域能达到更高的制造要求。

技术优势
• 激光增材、激光减材;

• 可加工深内锥孔零件;

•激光减材不影响粉末污染及铺粉质量;

•可加工刀具大小受限的零件;

•可加工光洁面薄壁件,光洁面内腔件;

•可加工不能承受刀具切削力的精细结构;

•减材效率高,无需对刀,无需刀具冷却;

•可加工超高径深比孔,孔深几乎不受限;

•可选配上表面、台阶面机械铣平功能,高效快速一步到位生产各种精密终端零件。

实现高精度、高质量金属3D打印

激光增材微切割金属3D打印混合制造技术理论上可以达到更高的精度,并能制造非常薄的金属部件。据汉邦科技介绍,采用100*100*100mm的打印设备,LACM工艺可以将零件一次成型的精度控制在0.02mm以内,最低成型壁厚达到0.08mm,典型的粗糙度也可控制在3μm,零件无需后处理或者经简单加工即可直接使用。这些数据笔者也与相关负责人经过了反复确认。

基于SLM的增减材混合制造新形式:激光熔融与超快激光切割相结合采用LACM工艺直接打印的未经处理的零部件

基于SLM的增减材混合制造新形式:激光熔融与超快激光切割相结合采用LACM工艺直接打印的高表面质量零部件

良好的表面质量势必能够满足更多的应用需求,据汉邦科技介绍,LACM技术未来可以有效应用于精密模具、医疗齿科植体、精密内腔终端零件以及微结构零件等制造领域。

基于SLM的增减材混合制造新形式:激光熔融与超快激光切割相结合采用LACM工艺直接打印的高表面质量零部件

将增材制造与超快激光切割相结合的混合制造方式,在国际范围内并不多见,比较有名的是2017年美国PolarOnyx公司将飞秒激光既用于增材也用于减材,其专有的技术为航空航天、国防、生物医学、传感器和通信等许多快速增长的行业提供了各种机会。

此外,汉邦科技总经理提到,该公司激光增材微切割技术从2013年开始研发,到初步应用于产品,经历了6年时间,这也得益于公司早期在精密激光切割领域的耕耘。笔者认为,对于技术本身来讲,两种技术的结合非常新颖,但如何让超快激光发挥更显著的作用,达到更好的表面质量,可能还需要更多的探索。我们期待汉邦科技能够在此项技术上继续深耕,开发出更多创新应用。

欢迎转发


延伸阅读:

从气流和零件摆放角度探讨SLM打印表面质量

金属选择性激光熔化过程中的冶金问题和质量控制

金属3D打印:NASA新材料3D打印工艺开发备忘录

金属打印成本结构分析(上)


长按复制

联系笔者:2396747576

工程师技术交流和资料下载QQ群:867355738

基于SLM的增减材混合制造新形式:激光熔融与超快激光切割相结合