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本文摘要:一、SLM技术的原理和特点激光选区熔融(SLM)技术是利用高能量的激光束,按照预计的扫瞄路径,扫瞄预先铺覆好的金属粉末将其几乎熔融,再行经加热凝结后成形的一种技术。

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一、SLM技术的原理和特点激光选区熔融(SLM)技术是利用高能量的激光束,按照预计的扫瞄路径,扫瞄预先铺覆好的金属粉末将其几乎熔融,再行经加热凝结后成形的一种技术。其技术原理如下图右图。图1激光选区熔融技术原理图SLM技术具备以下几个特点:①成形原料一般为一种金属粉末,主要还包括不锈钢、镍基高温合金、钛合金、钴一铬合金、高强铝合金以及贵重金属等。②使用微小探讨光斑的激光束成形金属零件,成形的零件精度较高,表面稍经抛光、喷砂等非常简单后处理才可超过用于精度拒绝。

③成形零件的力学性能较好,一般剪切性能可超强铸件,超过锻件水平。④进给速度较快,造成成形效率较低,零件尺寸不会受到铺粉工作箱的容许,不合适生产大型的整体零件。二、SLM技术的发展现状SLM技术实质上是在选区激光工件(SLS)技术基础上发展一起的一种激光增材生产技术。

但是在SLS成形过程中不存在粉末相连强度较低的问题,为了解决问题这一问题,1995年德国弗劳恩霍夫激光技术研究所明确提出了基于金属粉末熔凝的选区激光熔融技术构想,并且在1999年在德国研发出有了第一台基于不锈钢粉末的SLM成形设备,随后许多国家的研究人员都对SLM技术进行了大量的研究。目前,对SLM技术的研究主要集中于在德国、美国、日本等国家,主要是针对SLM设备的生产和成形工艺两方面进行。

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国外有许多专业生产SLM设备的公司,如美国的PHENIX、3DSYSTEM公司;德国的EOS、CONCEPT、SLMSOULITION公司;日本的MATSUUR、SODICK公司等,皆生产有性能优越的SLM设备,目前德国EOS公司生产的EOSM400型SLM设备仅次于加工体积平均400mm×400mm×400mm。在中国对SLM设备的研究主要集中于在高校,华中科技大学、西北工业大学和华南理工大学等高校在SLM设备生产研发方面做到了大量的研究工作,并且顺利应用于,其中华中科技大学史玉升团队以大尺寸激光选区工件设备研究与应用于取得2011年国家技术发明者二等奖。但是国内成熟期的商业化设备依旧不存在空白,目前国内用于的SLM设备主要还是以国外的产品居多,这将是今后中国SLM技术发展的一个重点方向。

三、SLM技术的运用SLM技术自顺利研发后,其轻量化的零件结构特点就被各大航空、汽车公司所注目。右图是知名的航空工业供应商LiebherrAirbus和德国开姆尼茨工业大学合作开发,利用EOS公司生产已完成的印液压阀,目前已通过AirbusA380的飞行中测试。图2传统方法生产的阀体(左)和经过优化的金属3D打印机阀体(右)全新的增材生产阀体由钛合金做成,性能与传统阀门完全相同,但重量增加了35%,用于的零部件更加较少。可以将10个功能性元件构建到新的阀体中,而不用用于具备大量纵向孔的管道系统。

与传统的铣削工艺比起,工业3D打印机复杂性更加较低而材料利用率极高,最大限度防止了钛合金的浪费。如今,生产一台阀体必须约一天的时间,EOS公司的生产生产时间还有可能延长75%以上。轻量化3D打印机阀体和未来的3D打印机零部件也将有助减少燃油消耗、增加二氧化碳和氮氧化物的废气。


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