激光网状成形

激光粉末成形(Laser engineered net shaping),也称为专有名称激光网状成形(Laser engineered net shaping),是一种增材制造技术,用于直接从计算机辅助设计(CAD)实体模型制造金属部件,使用注入由熔池创建的熔池中的金属粉末。聚焦的高功率激光束。 这种技术也相当于几种商标技术,这些技术具有monikers直接金属沉积(DMD)和激光固结(LC)。 与使用粉末床的工艺相比,例如选择性激光熔化(SLM),使用该技术创建的物体可以大得多,甚至长达几英尺。

激光工程净成型或LENS是桑迪亚国家实验室开发的一种技术快速原型制造,它允许直接从模型CAD制造金属部件,将金属线或金属粉末沉积在由高功率光束激光器作用产生的浆液中。预先沉积在平台上的金属基板的上表面。

激光束通常穿过头部的中心并使用一个或多个透镜定向到小点。 XY表面移动位(光栅图形)以单独生成对象的每个图层。 每次制作单层时,头部垂直向上移动。 金属粉末在压力下通过重力或载气排出并分布在头部周围。 惰性气体用于保护溶剂池免受大气氧气的影响,以便更好地控制层,因为表面更湿润。

我们可以使用几种不同的材料,例如不锈钢,墨水,铜,铝等。特别有趣的是反应性材料,例如钛。 材料的组成可以不断地和动态地改变,导致使用传统制造方法的特性相互排斥的物体。

该工艺的优点在于,凭借它,我们可以在可预见的未来生产出具有良好冶金性能的完全坚固的金属部件。 制造的产品几乎完成了最终设计,但是在加工过程结束时是必要的。 它们具有良好的造粒结构和与内在材料相似或甚至更好的性能。 选择性激光烧结是目前唯一可以直接生产金属零件的快速成型的商业工艺。 选择性激光焊接比选择性激光烧结具有更少的材料限制,并且不需要像某些工艺那样的二次烧制操作。

方法
高功率激光用于熔化通过沉积头与激光束的焦点同轴供应的金属粉末。 激光束通常穿过头部的中心并通过一个或多个透镜聚焦到小斑点。 XY工作台以光栅方式移动以制作对象的每个图层。 每层完成后,头部垂直向上移动。

通过重力或通过使用加压载气将金属粉末输送并分布在头部周围。 通常使用惰性护罩气体来保护熔池免受大气氧的影响,以更好地控制性能,并通过提供更好的表面润湿来促进层与层之间的粘合。

这个过程的阶段
将金属基底沉积在平台上
通过透镜系统适当聚焦的高功率激光束撞击基板并熔化表面,产生熔融浆料
通过与激光束同轴放置光栅图形的沉积头,金属线或金属粉末沉积在纸浆中以增加体积
在XY平面中移动的表格绘制每个图层的截面轮廓
图层固化后,工作台垂直向上移动,循环再次开始

惰性气体用于保护纸浆免受大气中的氧气的影响,并促进层与层之间的粘附,这也允许检查材料在凝固中的特性。

其他技术
该方法在其方法中类似于其他3D制造技术,因为它通过层添加方法形成固体组分。 LENS工艺可以从金属和金属氧化物粉末到金属部件,在许多情况下无需任何二次加工。 LENS类似于选择性激光烧结,但金属粉末仅适用于此时材料添加到零件的位置。 它可以生产各种合金的零件,包括钛,不锈钢,铝和其他特种材料; 以及复合材料和功能分级材料。 LENS技术的主要应用包括维修和大修,快速原型制造,快速制造以及航空航天,国防和医疗市场的限量生产。 显微镜研究表明LENS部件完全致密,没有成分降解。 机械测试揭示了出色的制造机械性能。

当不可能使物品达到精确的规格时,该过程还可以制造“近”净形状部件。 在这些情况下,可以应用后加工过程,如轻型加工,表面精加工或热处理,以达到最终的合规性。它用作精加工操作。

应用
通过LENS,可以获得各种全密度金属部件,包括铜,铝,不锈钢,钛,如飞机零件,医疗假肢和注塑工具。 同样有趣的是动态修改材料成分的可能性,最终产生具有使用传统制造方法相互排斥的特征的部件。

通过LENS获得的产品是“接近净形状”,即几乎成品,其仍然需要后处理。