選擇性雷射熔化的簡要解析

2020-12-05 騰訊網

　　3D列印技術的大家庭中，選擇性雷射熔化（SLM）是最重要的技術之一，本文將對這一技術進行簡要的解析。

　　什麼是SLM？

　　採用SLM技術生產的複雜形狀的金屬球

　　選擇性雷射熔化（SLM）是一種金屬增材製造或3D列印技術。它也被稱為粉末床熔融或直接金屬雷射燒結（DMLS）技術。它主要是通過高功率雷射將金屬粉末熔合在一起。

　　SLM是目前最令人興奮的3D列印技術之一，可用於快速原型製作和批量生產，可用的金屬合金範圍相當廣泛，最終部件也具有與傳統製造工藝相同的性能。

　　SLM工作原理

　　該圖顯示了SLM 3D列印的工作原理

　　SLM與SLS非常相似，兩種工藝都涵蓋在粉末床融合的範疇。主要區別在於所使用的原料或粉末的類型--SLS主要使用尼龍（PA）高分子材料，SLM專門用於金屬。

　　不過，基本過程是一樣的。如上圖所示，雷射逐層將粉末燒結在一起，直至模型完成。

　　但是，SLM和SLS之間存在一個很大的區別。由於SLM過程的限制和材料的重量，SLM需要將支撐結構添加到任何懸垂結構中。這不同於SLS，在SLS中，周圍的粉末材料可以提供足夠的支撐，允許實現自由形狀和特徵。

　　SLM深加工

　　SLM設備具一個充滿金屬粉末的腔室，通過塗布刀片將該金屬粉末以非常薄的層鋪展在基材或構建板上。

　　然後，高功率雷射通過選擇性地熔化粉末材料來熔化部件的2D切片。接著，構建板下降一層的高度，而塗布刀片在表面上精細地鋪展上又一層新粉末。重複該過程，直到完成列印。

　　整個過程在機器內的受控氣氛中進行。零件構建完成後，可以從機器中取出。從構建板上移除SLM部件，這通常需要使用帶鋸來完成。然後你需要移除支撐物。由於支撐材料與部件材料相同，這可能是一個困難且耗時的過程。

　　燒結部件的表面光潔度很粗糙，可能需要進行一些後處理，但機器零件通常也能達到精細公差並完成精細特徵，無論是表面還是孔隙。

　　優點和缺點

　　通過3D列印實現的複雜結構示例

　　SLM是傳統製造方法的絕佳替代品，但SLM也有它的優缺點：

　　1

　　優點

　　可用多種金屬材料；

　　能夠實現複雜的形狀或內部特徵（通過傳統製造實現的話，這將是難以置信的困難與昂貴）；

　　由於不需要加工，縮短了交貨時間；

　　零件合併，允許同時生產多個零件。

　　2

　　缺點

　　價格昂貴，尤其是那些沒有針對過程進行優化或設計的零件；

　　需要專業的設計，和製造技能及知識；

　　目前僅限於相對有限的零件製造；

　　粗糙的表面處理；

　　需要大量的後處理。

　　應用趨勢

　　用金屬列印的3D零件的案例

　　儘管SLM具有潛力，但它僅在少數幾個行業中得到應用。這主要是由於設備和零件的高成本以及後處理耗時費力。截至目前，最有用的行業包括：

　　醫學：針對患者特異性植入物和其他高價值醫療器械組件；

　　汽車：高速原型設計和定製部件，或低體積、高價值的應用；

　　航空航天：導管和其他部件；

　　模具：生產工具刀片中的共形冷卻通道。

　　SLM是一項令人興奮的技術，具有很多潛在的應用。隨著用例的增長，技術的成熟，工藝和材料變得越來越便宜，我們應該可以看到它變得越來越普遍。

　　來源：3D列印商情

相關焦點

  • 選擇性雷射熔化技術的研究進展
    近年來誕生了選擇性雷射熔化（Selective Laser Melting，SLM）金屬粉末的快速成型技術，用它能直接成型出接近完全緻密度的金屬零件。SLM技術克服了選擇性雷射燒結（Selective Laser Sintering。SLS）技術製造金屬零件工藝過程複雜的困擾。
  • 選區雷射熔化技術用於快速成型
    選區雷射熔化成型技術為功能零件、醫療定製化產品的快速製造提供了有效可行的方案。 目前直接成型金屬零件的快速成型方法包括雷射立體成型、選擇性雷射燒結與選區雷射熔化技術。雷射立體成型技術使用的是大功率雷射器，由於雷射光斑較大，雖然可以得到冶金結合金屬零件，但其尺寸精度和表面光潔度不好。選擇性雷射燒結工藝成型材料是低熔點金屬粉末或樹脂包裹金屬粉末，儘管該方法可以把低熔點的金屬粉末製成三維實體，但其強度和硬度不能滿足模具或金屬構件的使用要求。
  • 選區雷射熔化成形過程中不同參數對溫度場的影響(一)
    選區雷射熔化成形技術（SelectiveLaser Melting，簡稱SLM）是近十幾年才發展起來的新型快速成型（RapidPrototyping）技術。該技術能直接製造形狀複雜、機械性能良好、高精度、緻密度近100％的金屬零件，無需或僅需簡單後處理（如噴砂、拋光等）即可直接投入實際使用。
  • 選擇性雷射燒結的應用研究
    像選擇性雷射燒結（Selective Laser Sinterin, SLS）這樣的補充性加工方法然而，為了生產出機械應力好的原型製品，選擇性雷射燒結是能夠令人滿意的。為了從這種加工技術中獲得最大好處，有必要擴大可用材料的範圍。該技術的潛力大大超過單純的原型製造技術。                  選擇性雷射燒結的一個先決條件是，材料必須能夠以細微粉末的形式獲得。迄今為止，半結晶PA12主要被用於機械應力大的部件的生產。
  • 選區雷射熔化技術發展現狀及在民用飛機上的應用
    金屬零件的雷射增材製造技術（俗稱3D列印）是從20世紀80年代發展起來的一項先進位造技術。增材製造的基本原理是根據零件的CAD模型進行切片分層處理，採用數控系統控制工作檯按照分層軟體設定的路徑進行掃描，通過雷射熔化金屬粉末層層疊加獲得近淨成形零件。
  • 3D列印發展的如何了(1)---SLS選擇性雷射燒結
    市面上採用FDM成型技術的桌面機市面上採用SLA成型技術的工業機而SLM（選擇性雷射熔化Oerlikon公司的3D列印金屬件現在我們來聊聊SLS（選擇性雷射燒結SLS選擇性雷射燒結的原理可以參考下圖。SLS選擇性雷射燒結原理SLS選擇性雷射燒結龍頭企業 德國EOS設備 （P396)：
  • 「雷射選區熔化成形設備」大訂單!易加三維中標3臺四雷射600mm大...
    打開APP 「雷射選區熔化成形設備」大訂單！易加三維中標3臺四雷射600mm大尺寸設備 南極熊3d列印 發表於 2021-01-13 11:49:26 2021年1月13日，我們在南極熊的「3D列印招投標」專欄發現，國內又產生了一個「雷射選區熔化成形設備」大訂單，3臺列印尺寸達
  • 「神秘」的雷射選區熔化成形技術
    這其中採用的是一種當年美國要求中國不要外洩的「神秘」雷射選區熔化成形技術（Selective Laser Melting，SLM）技術。為什麼當年美國會如此緊張呢？這到底是怎樣的一種技術？當年，美國之所以會感到緊張可能是因為他們的NASA在前一年才剛成功實踐SLM技術，還稱自己是該技術在航天領域應用的領導者，不曾想，時隔四個多月後，我國的《雷射選區熔化成形技術》就順利通過驗收啦。以至於美國甚至直接發文，「要求」中國不要過早公開這一項目文件。那麼，到底什麼是雷射選區熔化成形技術？
  • 綠色雷射熔化純銅
    直到現在，當專業人員使用紅外雷射一層一層地製造複雜的組件時，紅外雷射還無法完全熔化這種低熔點金屬。但是現在，德國弗勞恩霍夫材料與光束技術研究所 （IWS）正在使用一種新型增材製造系統，這個系統使用短波長、綠色雷射處理金屬並且幾乎沒有缺陷。
  • 中國雷射選區熔化成形技術達國際先進水平
    近日，渭南市科技局組織中航工業西安航空動力控制有限公司、中國電子科技集團公司第二十研究所、西北工業大學等相關院校7名專家教授，在渭南高新區3D列印產業培育基地對陝西增材製造研究院有限責任公司和西安鉑力特雷射成形技術有限公司共同完成的「基於雷射選區熔化成形技術的多墾合金結構件的設計與製造」技術成果進行了評審，與會專家在聽取了項目工作、技術和查新報告
  • 選擇性雷射燒結成型技術的優點和缺陷
    選擇性雷射燒結SLS法由美國德克薩斯大學研究生C.R.dechard在1989年提出並研製成功的。採用雷射作為熔化粘結顆粒材料的熱源，列印材料為粉末，可用材料種類多，基本上加熱後可實現粘接的材料都可以，現在的材料主要有尼龍、金屬、陶瓷粉末材料。加工時，需要先把粉末預熱到比材料熔點低一點的溫度，這個過程大概需要幾個小時，這也使得SLS列印時間總體來說用時比較長(單獨從選擇燒結來說，它的列印速度可以說是最快的)。SLS列印可以分為散步，前處理、雷射選擇燒結和後處理。
  • 創想小知識:簡要介紹主流的機器人焊接過程
    從空心臂機器人、堅固的定位器選件到動態送絲系統到雷射焊縫跟蹤系統等，這些設備增加了處理獨特工件所需的靈活性以及容納某些物品（如異種金屬）的能力。接下來簡要介紹主流的機器人焊接過程。 機器人雷射焊接能夠以相當高的速度以相對較高的速度產生牢固可重複的焊縫，從而在整個車間內實現了更高的生產率，使製造商能夠焊接曾經被視為不可焊接的材料。此過程非常適合大批量生產，該過程使用聚焦的雷射束提供精確的熱量輸入並達到目標焊縫。對於各種厚度不同的金屬來說，機器人雷射焊接是一種很好的選擇。
  • 新型雷射剃鬚刀 瞬間熔化毛髮 不傷皮膚
    據國外媒體報導，美國加州一公司研製出一種神奇的雷射剃鬚刀，使用雷射替代傳統刀片，可瞬間「熔化」毛髮，且毫不刺激皮膚。科學家最新研究發現，人體毛髮中包含的發色團分子是造成毛髮顏色不同的原因，這些發色團分子在特定波長的雷射下會分解。值得一提的是，發色團分子吸收並反射可見光波長，它們反射的波長類型決定了毛髮的獨特顏色。
  • 一種全新的金屬列印工藝——選擇性抑制燒結
    近日出現的一種全新的金屬列印工藝——選擇性抑制燒結（SIS，Selective Inhibition Sintering）技術。
  • PCB選擇性焊接技術的工藝特點以及工藝流程解析
    打開APP PCB選擇性焊接技術的工藝特點以及工藝流程解析 佚名 發表於 2020-04-02 15:19:35 本文主要介紹PCB選擇性焊接技術及工藝的知識，包括PCB選擇性焊接技術的工藝特點、擇性焊接技術的流程、兩種不同工藝拖焊工藝和浸焊工藝及、單嘴焊錫波拖焊工藝的不足。
  • 金屬雷射燒結工藝DMLS和SLM的區別
    雷射燒結機器通過把這些切片一層一層的累積起來，從而得到所要求的物件。在每一層，雷射能量被用於將粉末熔化。藉助於掃描裝置，雷射能量被「列印」到粉末層上，這樣就產生了一個固化的層，該層隨後成為完工物件的一部分。下一層又在第一層上面繼續被加工，一直到整個加工過程完成。
  • 淺析金屬粉末選擇性雷射燒結快速成型技術
    3.2金屬粉末雷射燒結　　雷射直接燒結金屬粉末製造零件工藝還不十分成熟，目前研究較多的是兩種金屬粉末混合燒結，其中一種熔點較低，另一種較高。雷射燒結將低熔點的粉末熔化，熔化的金屬將高熔點金屬粉末粘結在一起。由於燒結好的零件強度較低，需要經過後處理才能達到較高的強度。
  • 雷射摻雜選擇性發射極單晶矽太陽電池的工藝研究
    最後比較了雷射摻雜選擇性發射極太陽電池和傳統太陽電池的電性能及外量子效率。工藝優化後，雷射摻雜選擇性發射極太陽電池的轉換效率相比傳統太陽電池有0.24%的提升。引言提高太陽電池的光電轉換效率是提高行業競爭力的重要途徑。
  • Cu-Al-Ni-Mn形狀記憶合金選擇性雷射重熔
    雷射天地導讀：鎳鈦記憶合金在醫療機械行業得到了廣泛應用，但由於導熱率低，鎳鈦記憶合金的工業應用受到了限制。而銅的導熱率水平僅次於銀，並且高導電性使其適用於工業應用，所以人們對銅合金超導材料（例如Cu-Al-Ni-Mn ）非常感興趣。
  • 實地探訪通快雷射金屬熔化增材製造實驗室,行業巨頭!
    以雷射技術起家的德國通快（TRUMPF），擁有自主生產的3D印表機核心器件——雷射器（甚至荷蘭ASML高端光刻機中的雷射器也是出自通快），同時為了適應中國市場的快速變化，也制定了很多本地化的策略。2020年12月24日，南極熊來到江蘇太倉，實地探訪了通快（TRUMPF）的雷射金屬熔化增材製造實驗室以及整個雷射加工應用中心，並參觀了通快金屬3D印表機的客戶太倉黑龍智能工業科技有限公司。