Лазерное проектирование сетки

Формирование лазерного порошка, также известное фирменным названием (лазерное формование сеткой), является технологией производства присадок, разработанной для изготовления металлических деталей непосредственно из твердотельной модели с автоматизированным дизайном (САПР) с использованием металлического порошка, впрыскиваемого в расплавленный бассейн, созданного сфокусированный мощный лазерный луч. Этот метод также эквивалентен нескольким торговым маркам, которые имеют непосредственное осаждение металлов (DMD) и лазерную консолидацию (LC). По сравнению с процессами, использующими порошковые кровати, такие как объекты селективного лазерного плавления (SLM), созданные с помощью этой технологии, могут быть значительно большими, даже до нескольких футов в длину.

Лазерное проектирование Net Shaping или LENS — это технология быстрого прототипирования, разработанная Sandia National Laboratories, которая позволяет изготавливать компоненты металла непосредственно из модели CAD-осаждения металлических проволок или металлического порошка в суспензии, создаваемой действием лазерного луча большой мощности на верхнюю поверхность металлической подложки, предварительно нанесенной на платформу.

Лазерный луч обычно проходит через центр головы и ориентирован на небольшую точку с использованием одной или нескольких линз. Поверхность XY перемещает бит (растровая графика) для создания каждого слоя объекта по отдельности. Голова перемещается вертикально вверх каждый раз, когда выполняется один слой. Металлический порошок выделяется и распределяется по периферии головки под действием силы тяжести или газа-носителя под давлением. Инертный газ используется для защиты пула растворителей от атмосферного кислорода, для лучшего контроля над слоями, поскольку поверхность более влажная.

Мы можем использовать несколько различных материалов, таких как нержавеющая сталь, чернильница, медь, алюминий и т. Д. Особенно интересны реактивные материалы, такие как титан. Состав материалов может постоянно и динамично меняться, что приводит к объектам, свойства которых являются взаимоисключающими с использованием традиционных способов изготовления.

Преимущество процесса заключается в том, что с его помощью мы можем производить полностью твердые металлические детали с хорошими металлургическими свойствами и в обозримом будущем. Изготовленные изделия имеют почти полную окончательную конструкцию, однако это необходимо в конце процесса обработки. Они имеют хорошую структуру грануляции и аналогичные или даже более совершенные свойства, чем исходные материалы. Селективное лазерное спекание в настоящее время является единственным коммерческим процессом быстрого прототипирования, который может непосредственно производить металлические детали. Селективная лазерная сварка имеет меньше ограничений материала, чем селективное лазерное спекание, и не требует вторичных операций обжига, как некоторые процессы.

метод
Лазер большой мощности используется для расплавления металлического порошка, поставляемого соосно фокусу лазерного луча через головку осаждения. Лазерный луч обычно проходит через центр головы и фокусируется на небольшое пятно одной или несколькими объективами. XY-таблица перемещается по растровому методу для изготовления каждого слоя объекта. Головка перемещается вверх по вертикали после завершения каждого слоя.

Металлические порошки поставляются и распределяются по окружности головки либо под действием силы тяжести, либо с использованием газа-носителя под давлением. Инертный газовый пласт часто используется для защиты расплава от атмосферного кислорода для лучшего контроля свойств и для повышения адгезии слоя к слою путем улучшения поверхностного смачивания.

Этапы процесса
Металлическую подложку наносят на платформу
Лазерный луч большой мощности, соответствующим образом сфокусированный через систему линз, попадает на подложку и плавит поверхность, производя расплавленную суспензию
Через головку осаждения с растровой графикой, размещенной соосно с лазерным лучом, металлическая проволока или металлический порошок осаждаются в пульпе для увеличения объема
Таблица, перемещенная в плоскости XY, рисует контуры секции для каждого слоя
После того, как слой затвердеет, таблица перемещается вертикально вверх, и цикл начинается снова

Инертный газ используется для защиты пульпы от кислорода в атмосфере и для повышения адгезии между слоем и слоем, что также позволяет проверять характеристики материала при затвердевании.

Другие методы
Этот процесс похож на другие технологии изготовления 3D в своем подходе, поскольку он формирует твердый компонент с помощью аддитивного метода слоя. Процесс LENS может проходить от металлического и металлического оксидного порошка до металлических деталей, во многих случаях без каких-либо вторичных операций. Линза аналогична селективному лазерному спеканию, но металлический порошок применяется только там, где материал добавляется к детали в этот момент. Он может производить детали из широкого спектра сплавов, включая титан, нержавеющую сталь, алюминий и другие специальные материалы; а также композитные и функционально градуированные материалы. Первичные приложения для технологии LENS включают в себя ремонт и капитальный ремонт, быстрое прототипирование, быстрое производство и ограниченное производство для авиакосмического, оборонного и медицинского рынков. Исследования микроскопии показывают, что части линз должны быть полностью плотными без разрушения состава. Механическое испытание показывает выдающиеся механические свойства.

Этот процесс также может создавать «близкие» детали чистой формы, когда невозможно сделать товар точным техническим характеристикам. В этих случаях постконтактный процесс, такой как легкая обработка, обработка поверхности или термообработка, может применяться для достижения конечного соответствия. Он используется в качестве отделочных операций.

Приложения
Через LENS можно получить широкий спектр металлических компонентов с полной плотностью в меди, алюминии, нержавеющей стали, титане, таких как детали для самолетов, медицинские протезы и инструменты для литья под давлением. Также интересна возможность динамически модифицировать состав материала, создавая, в конце концов, куски с характеристиками, которые были бы взаимоисключающими с использованием традиционных методов изготовления.

Продукты, полученные LENS, являются «почти чистой формой», то есть почти готовыми продуктами, которые по-прежнему требуют последующей обработки.