激光3D打印零件強度略小于鍛造機加件
高精度激光燒結(jié)[3D打印技術(shù)之SLS(選擇性燒結(jié))]對激光的功率要求中等,燒結(jié)點溫度雖然高,但是點陣小,每點陣金屬熔融凝固量很少,全過程熱釋放低,材料胚體溫度接近常溫區(qū),較少形成復(fù)雜的熱應(yīng)力情況,金屬凝固形成的金相較為均勻細密,大多為細小的晶格態(tài),類似于經(jīng)過鍛造的金屬構(gòu)件,獲得金屬零件強度略小于鍛造機加件。
美國德州大學(xué)奧斯汀分院最早于1986年提出SLS的專利,由DTM公司提供商用設(shè)備,美國麻省理工1988年提出DMLS的概念和專利,但目前商用化設(shè)備主要的供應(yīng)商都來源于歐洲,德國EOS略占優(yōu)勢,MTT公司和ConceptLaser公司也具有很強的競爭力。中國于1998年以后開始開展SLS方面的研究,2000年以后,隨著商品化光纖激光器的成熟,國內(nèi)在SLS方面取得一定成果,2004年起,有至少3家公司和單位提出SLS技術(shù)應(yīng)用化的專利,在航空領(lǐng)域因材料強度方面的問題,早期的應(yīng)用主要在快速建立冶金應(yīng)用模具方面。
目前最大加工零件可達約5平米,居世界領(lǐng)先地位,與美國、歐洲等站在同一起跑線,目前商用領(lǐng)域已經(jīng)有1000X1000X1000MM加工能力的設(shè)備銷售,更大的加工尺度的產(chǎn)品可以定制。
3D打印概念的出現(xiàn)是一種制造工業(yè)領(lǐng)域革命性的新技術(shù),目前的諸多成形手段和方法都有各自的具體優(yōu)點和缺陷,在航空領(lǐng)域,選擇燒結(jié)SLS技術(shù)看起來潛力最大,應(yīng)用前景最廣泛,它的材料適應(yīng)范圍最廣,從鋁合金、鈦合金、高強度鋼、高溫合金到陶瓷都能處理,但是它屬于微觀粉末冶金的范疇,快速成形中,粉末冶金技術(shù)中因熔融——凝固過程過快,成形體中容易夾雜空穴,未完全熔融的粉末,胚體缺陷還有可能包括激光掃描線方向形成的熔融——凝固不均勻金相微觀線狀晶格排列,這些都會嚴重影響了成形件的強度。
目前激光選區(qū)成形的構(gòu)件大多都只能達到同牌號金屬鑄造[激光表面硬化技術(shù)在模具中的應(yīng)用]的強度水平,雖然這已經(jīng)能讓構(gòu)件進入正常的應(yīng)用領(lǐng)域,但顯然要承擔(dān)象飛機這樣的主要結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件還是有很大限制的。
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