레이저 파우더 성형은 레이저 기술로 제조 된 용융 된 풀에 금속 분말을 주입하여 CAD (computer-aided design) 솔리드 모델에서 금속 부품을 직접 가공하기 위해 개발 된 첨가제 제조 기술입니다. 초점을 맞춘 고성능 레이저 빔. 이 기술은 모니 커의 DMD (direct metal deposition) 및 LC (laser consolidation) 기술이 적용된 몇 가지 상표 기술과도 동일합니다. 파우더 베드를 사용하는 공정에 비해,이 기술로 생성 된 선택적 레이저 용융 (SLM) 물체는 수 피트까지 상당히 더 커질 수 있습니다.
Laser Engineered Net Shaping 또는 LENS는 Sandia National Laboratories에서 개발 한 기술 프로토 타입입니다.이 모델을 사용하면 고출력 빔 레이저의 작용으로 생성 된 슬러리에 금속 와이어 또는 금속 분말을 입금하는 모델 CAD에서 금속 부품을 직접 제조 할 수 있습니다. 플랫폼 상에 이전에 증착 된 금속 기재의 상부 표면.
레이저 광선은 대개 머리 중심을 통과하여 하나 이상의 렌즈를 사용하여 작은 점으로 향하게됩니다. XY 표면은 비트 (래스터 그래픽)를 이동하여 객체의 각 레이어를 개별적으로 생성합니다. 단일 레이어가 만들어 질 때마다 헤드가 세로로 위로 이동합니다. 금속 분말은 중력 또는 캐리어 가스에 의해 압력하에 헤드의 주연부 주위로 배설되고 분배된다. 불활성 가스는 표면이 더 축축하기 때문에 레이어를 잘 제어하기 위해 대기 산소로부터 솔벤트 풀을 보호하는 데 사용됩니다.
우리는 스테인레스 스틸, 잉크 넥, 구리, 알루미늄 등과 같은 여러 가지 재료를 사용할 수 있습니다. 티타늄과 같은 반응성 재료가 특히 흥미 롭습니다. 재료의 구성은 끊임없이 동적으로 변할 수있어 기존의 제조 방법을 사용할 때 상호 배타적 인 특성을 지닌 객체로 이어집니다.
이 공정의 장점은 좋은 야금 학적 특성을 지닌 금 속한 금속 부품을 가까운 미래에 생산할 수 있다는 것입니다. 제조 된 품목은 거의 완전한 최종 디자인을 갖지만 가공 공정이 끝날 때 필요합니다. 그것들은 좋은 조립 구조와 내재 물질보다 비슷하거나 더 좋은 성질을 가지고 있습니다. 선택적 레이저 소결은 현재 금속 부품을 직접 생산할 수있는 신속한 프로토 타이핑을위한 유일한 상용 프로세스입니다. 선택적 레이저 용접은 선택적 레이저 소결보다 재료 제약이 적고 일부 공정과 같이 2 차 발사 작업을 필요로하지 않습니다.
방법
고출력 레이저는 증착 헤드를 통해 레이저 빔의 초점에 동축으로 공급되는 금속 분말을 용융 시키는데 사용된다. 레이저 광선은 일반적으로 머리 중심을 통과하여 하나 이상의 렌즈로 작은 지점에 초점을 맞 춥니 다. X-Y 테이블은 오브젝트의 각 레이어를 만들기 위해 래스터 방식으로 이동됩니다. 각 레이어가 완성되면 헤드가 수직으로 위로 이동합니다.
금속 분말은 중력 또는 가압 운반 가스를 사용하여 헤드 둘레로 전달 및 분배됩니다. 불활성 수문 가스는 특성의 더 나은 제어를 위해 용융물 풀을 대기 중 산소로부터 차폐하고보다 우수한 표면 젖음을 제공하여 층간 접착을 촉진시키는 데 종종 사용됩니다.
프로세스의 단계
금속 기판은 플랫폼
렌즈 시스템을 통해 적절히 초점을 맞춘 고출력 레이저 빔은 기판을 때리고 표면을 녹여 용융 된 슬러리를 생성합니다
래스터 그래픽이 레이저 빔과 동축으로 배치 된 증착 헤드를 통해 금속 와이어 또는 금속 분말이 펄프에 침착되어 볼륨이 증가합니다
XY 평면에서 이동 한 테이블이 각 레이어의 단면 윤곽을 그립니다.
레이어가 고형화되면 테이블이 위쪽으로 수직 이동하고 사이클이 다시 시작됩니다.
불활성 가스는 대기 중의 산소로부터 펄프를 보호하고 층과 층 사이의 접착을 촉진하며 응고시 재료의 특성을 확인할 수있게합니다.
기타 기술
이 프로세스는 레이어 애디 티브 메서드로 솔리드 구성 요소를 형성한다는 점에서 다른 3D 제작 기술과 유사합니다. 렌즈 공정은 금속 및 금속 산화물 분말을 금속 부품으로 전환 할 수 있습니다. 많은 경우 보조 작업이 필요하지 않습니다. LENS는 선택적인 레이저 소결과 비슷하지만, 그 순간에 재료가 첨가되는 곳에서만 금속 분말이 적용됩니다. 티타늄, 스테인리스 스틸, 알루미늄 및 기타 특수 재료를 포함한 광범위한 합금에서 부품을 생산할 수 있습니다. 복합 재료 및 기능적으로 등급이 매겨진 재료를 포함합니다. LENS 기술의 주요 응용 분야로는 수리 및 분해 검사, 신속한 프로토 타이핑, 신속한 제조 및 우주 항공, 방공 및 의료 시장을위한 제한된 제조가 포함됩니다. 현미경 검사 결과 렌즈의 구성 저하없이 완전 밀집되어있는 것으로 나타났습니다. 기계적 시험 결과 기계적 특성이 우수한 것으로 나타났습니다.
이 프로세스는 정확한 사양으로 항목을 만들 수없는 경우 “가까운”넷 모양 파트를 만들 수도 있습니다. 이러한 경우 경 가공, 표면 마무리 또는 열처리와 같은 후 생산 공정이 최종 적합성을 달성하기 위해 적용될 수 있습니다. 이는 마무리 작업으로 사용됩니다.
응용 프로그램
LENS를 통해 구리, 알루미늄, 스테인리스 스틸, 항공기 용 부품과 같은 티타늄, 의료용 보철 및 사출 성형 용 공구에서 광범위한 전 범위 금속 구성 요소를 얻을 수 있습니다. 또한 흥미로운 점은 재료의 구성을 동적으로 수정하여 결국 전통적인 제조 방법을 사용하여 상호 배타적 인 특성을 가진 조각을 생산할 수 있다는 것입니다.
LENS에서 얻은 제품은 “거의 그물 모양”즉 거의 완성 된 제품으로 후 처리가 필요합니다.