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        研究人員研究出新的激光金屬增材制造技術

        時間:2021-12-23 00:28

        本文摘要:根據謝菲爾德大學的研究人員,他們研究出有新的3D打印機/增材生產工藝,通過用于節約能源二極管激光器陣列,不必振鏡,超過更加慢、更加經濟的零件加工結果,謝菲爾德大學指出他們將轉變零件的生產方式。我們所熟悉的激光熔融粉末材料的加工方式于是以更加多地被應用于航空航天和汽車等高附加值領域,將粉末材料通過激光熔融的方式生產金屬和塑料零件。

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        根據謝菲爾德大學的研究人員,他們研究出有新的3D打印機/增材生產工藝,通過用于節約能源二極管激光器陣列,不必振鏡,超過更加慢、更加經濟的零件加工結果,謝菲爾德大學指出他們將轉變零件的生產方式。我們所熟悉的激光熔融粉末材料的加工方式于是以更加多地被應用于航空航天和汽車等高附加值領域,將粉末材料通過激光熔融的方式生產金屬和塑料零件。為了融化粉末,必需有充裕的激光能量被移往到材料中,以熔融中心區的粉末,從而創立幾乎顆粒的部分,但同時熱量的傳導遠超過了激光光斑周長,影響到周圍的粉末。

        所以大于的生產尺寸一般比激光斑要大,遠超過激光點的工件量各不相同粉末的熱導率和激光的能量。所蔓延的激光能量和熔池的激光掃描速度都是經過精心調整和掌控的,這樣才能超過完全一致的金屬合金的特性和層厚度。

        據3D科學谷的理解,激光束的探討是熔融過程中影響合金性能的關鍵,要超過完全一致的過程就依賴掌控激光點大小,就必須使得激光能量密度和移往到附近粉末的能量是完全一致的。目前粉末床激光融化加工工藝中,通過振鏡來取得明晰探討的光束,因為任何探討的不集中于都會造成能量傳超過熔融區以外的材料帶給不充份的粉末熔融,并有可能造成的成品尺寸誤差和表面光潔度劣。

        如果探討光斑尺寸大幅減少,那么有可能造成成品組件不含大量不幾乎熔融粉末和無法掌控的材料性能。所以說道長久以來占有業界大腦的一個共識是振鏡是構建儀器加工的一個關鍵零件。

        而與市場上標準化的加工技術有所不同的是,謝菲爾德大學嘗試棄用振鏡。他們將這一過程稱作二極管面積熔融(DiodeAreaMelting),通過分段用于單個激光二極管陣列,這些激光束可以被關上或重開,根據謝菲爾德大學這種方法更加慢、更加節約能源。來自電子與電氣工程系由的KristianGroom博士說道:“我們的研究挑戰了業界長期以來的信念:較低功率二極管由于功率較低和光束質量劣,無法構建充份的粉末材料熔融。

        DiodeAreaMelting技術的關鍵過程是移動較短波長激光陣列(808nm),減少吸取的光束效應,并在幾毫秒內探討光束超過1400℃的熔點,產生顆粒的零件,這種方法可用作17-4不銹鋼零件的加工?!盙room博士和機械工程系的KamranMumtaz博士計劃將這種技術伸延到塑料產品的加工領域。研究小組指出設備將來有可能拓展淪為多材料加工系統。

        這項研究取得了工程和物理科學研究委員會(EPSRC)的反對。謝菲爾德大學的這項研究的商業價值如何?還必須先前追蹤仔細觀察,就棄用振鏡的這項嘗試來說,據理解,此前德國Fraunhofer研究所公布的僅售3萬歐元針對中小企業的入門級SLM3D打印機也是沒振鏡。

        Fraunhofer的設備配有了140W的激光二極管,焦點直徑為250微米,并用于一個直角坐標系由。該設備需要生產的金屬部件低90毫米,僅次于直徑80毫米。

        設備外觀十分靈活,僅有占到空間1.3×0.8×1.4米。通過調整打印機速度和質量,研究所還嘗試打印機了一個中等大小的不銹鋼組件,密度多達99.。


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