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机械动图第52期:3D打印是怎么把金属变成实物的?

机械与控制工程2021-08-17 09:58:11


金属3D打印技术可以直接用于金属零件的快速成型制造,具有广阔的工业应用前景,是国内外重点发展的3D打印技术。下面带大家分享NPJ、SLM、SLS、LMD和EBM五大金属3D打印原理。



 1、NPJ(Nano Particle Jetting)



NPJ技术是以色列公司Xjet最新开发出的金属3D打印成型技术,与普通的激光3D打印成型相比,其使用的是纳米液态金属,以喷墨的方式沉积成型,打印速度比普通激光打印快5倍,且具有优异的精度和表面粗糙度。


以下是Xjet设备工作过程:


金属颗粒细化



金属颗粒分布在液滴中


液滴喷射成型过程


液相排出过程


烧结后的制件



 2、SLM(Selective Laser Melting)


SLM即选区激光熔化成型技术,是目前金属3D打印成型中最普遍的技术,采用精细聚焦光斑快速熔化预置金属粉末,直接获得任意形状以及具有完全冶金结合的零件,得到的制作致密度可达99%以上。


激光振镜系统是SLM的关键技术之一,以下是SLM Solution公司的振镜系统工作图:


激光发射


激光传输


扫描振镜


激光扫描熔化


金属粉末熔化过程


金属3D打印过程中,由于制件通常较复杂,需要打印支撑材料,制件完成后需要去除支撑,并对制件的表面进行处理。


取出制件


去除支撑


后处理



3、SLS(Selective Laser Sintering)


SLS即选区激光烧结成型技术,与SLM技术类似,区别是激光功率不同,通常用于高分子聚合物的3D打印成型。

 

以下是SLS制备塑料制件的过程:


模型分层切片


激光烧结过程


制件的取出


后处理


SLS也可用于制造金属或陶瓷零件,但所得到的制件致密度低,且需要经过后期致密化处理才能使用。


SLS制造金属零件

4、LMD(Laser Metal Deposition)


LMD即激光熔覆成型技术,该技术名称繁多,不同的研究机构独立研究并独立命名,常用的名称包括:LENS, DMD, DLF, LRF等,与SLM最大不同在于,其粉末通过喷嘴聚集到工作台面,与激光汇于一点,粉末熔化冷却后获得堆积的熔覆实体。

 

以下是LENS技术的工作过程:


同轴送粉


构建过程


 5、EBM(Electron Beam Melting)


EBM即电子束熔化技术,其工艺过程与SLM非常相似,区别在于,EBM所使用的能量源为电子束。EBM的电子束输出能量通常比SLM的激光输出功率大一个数量级,扫描速度也远高于SLM,因此EBM在构建过程中,需要对造型台整体进行预热,防止成型过程中温度过大而带来较大的残余应力。

 

以下是EBM工作过程:

整体预热



来源:机械时代

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