激光3D打印技术及其优缺点

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2022-12-14 15:47:40

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　　激光熔覆3D打印(即激光熔覆成形)技术是一种累积制造技术，利用CAD软件制作零件模型，经计算机编程后，用一束束激光在工件上进行扫描。它是以数字模型文件为基础，利用蜡、粉末金属或塑料等特殊粘合材料，通过打印将工件上的金属粉末熔化，逐层融合堆叠，逐层打印构造物体，最终成型的技术。该技术可以一步成型金属零件，而经过智能工艺控制后形成的致密金属零件几乎为网状，几乎不需要后续加工，从而实现金属零件的快速、包覆3D打印。激光熔覆3D打印设备与传统打印机最大的区别在于，它使用的“墨水”是真正的原材料，有各种形式的堆叠薄层。有各种各样的介质可用于打印，从各种塑料到金属、陶瓷和橡胶。一些打印机还可以结合不同的媒体，使打印对象一端硬，另一端软。 　　其提供的原型件不仅可以作为产品开发设计的概念和性能测试样本，还可以直接作为功能件使用。激光熔覆成形技术可以大大缩短产品从开发到上市的时间，大大降低产品开发的成本。特别是，它可以使产品的制造更快、更灵活、更个性化和更多样化。在新产品开发和单件小批量生产方面具有不可比拟的优势，便于实现网络化制造，也适应经济全球化的趋势，可以更高效地制造新型汽车制造、医疗、仪器仪表等民用领域的高精尖零部件。在航空航天和军事领域，可以更好地制造高性能的特殊零件，尤其是以往极难加工的梯度功能材料和超硬材料，还可以快速制造金属间化合物材料，因此该技术具有广阔的应用前景。 　　目前激光熔覆3D打印零件还存在质量稳定性差，不能满足用户要求的精度和粗糙度等缺点。需要对零件进行进一步的加工，所以这项技术的局限性导致其无法更好的应用于生产中。零件质量稳定性差的原因是:在制造零件的过程中，一些工艺参数会发生波动，导致零件的某些部位形成的熔覆区形状和尺寸不符合预期;进行熔覆时，形成的缺陷会放大，使凸出的地方更凸出，凹陷的地方更凹陷，厚的地方更厚，薄的地方更薄。所以零件的粗糙度和精度达不到预期，最严重的是零件无法成型。 　　激光熔覆是指将选定的涂层材料通过不同的送料方式置于熔覆基体表面，然后通过激光照射使其与基体表面的薄层熔化，并快速凝固形成稀释度极低的表面涂层，与基体形成冶金结合，可显著提高基层表面的耐磨性、耐蚀性、耐热性、抗氧化性和电气特性，从而达到表面改性或修复的目的的工艺方法。既满足了材料表面特定性能的要求，又节省了大量的珍贵元素。 　　与堆焊、喷涂、电镀和气相沉积相比，激光熔覆具有稀释小、组织致密、涂层与基体结合好、适合熔覆的材料多、颗粒尺寸和含量变化大等特点，因此激光熔覆技术的应用前景十分广阔。

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