金属粉末激光烧结快速成型技术的研究现状

2008/10/16/8:22来源:中国研磨网
    1 引言  
    
    快速成型技术(Rapid Prototyping,简称RP)是从1987年开始发展起来的一种先进制造技术,集成了现代数控技术、CAD/CAM技术、激光加工技术及材料科学等领域的最新成果。该技术利用CAD软件设计出零件的三维实体模型,然后根据具体工艺要求,按照一定的厚度对模型进行分层切片处理,将其离散化为一系列二维层面,再对二维层面信息进行数据处理并加入加工参数,生成数控代码输入成型机,控制成型机的运动顺序完成各层面的成型制造,直到加工出与CAD模型相一致的原型或零件。它可以自动而迅速地将设计思路转化为具有一定结构和功能的原型或直接制造零件,从而可以对产品设计进行快速评价、修改,以响应市场需求,它不需要传统方法所需求的大量工装模具,节省了成本,缩短了加工周期,实现了高效、低耗、智能化的目的。  
    
    快速成型技术最初用来制造铸造用模型,后来发展到制造原型零件,主要用于模型或零件的直观检验,关键是要求形状准确,对其力学性能没有太高的要求,所采用的成型材料有液体光敏树脂、腊、纸等替代材料。近年快速成型技术有了新的发展,已经开始在金属材料、陶瓷材料的制备上得到应用,主要目标是快速制造出满足使用性能的致密的金属零件。  
    
    2 金属粉末激光快速成型技术研究现状  
    
    金属粉末烧结成型技术是国际上当前的热点研究领域,可以自动迅速地从三维CAD模型直接制得形状复杂的金属零件或模型,其制造方法主要包括选择性激光烧结(SLS)和激光熔覆制造两种技术。  
    
    2.1选择性激光烧结(SLS)  
    
    (1)SLS原理  
    
    选择性激光烧结是采用激光有选择地分层烧结固体粉末[2,3],并使烧结成形的固化层,层层叠加生成所需形状的零件。首先由CAD产生零件模型,并用分层切片软件对其进行处理,获得各截面形状的信息参数,作为激光束进行二维扫描的轨迹,由激光发出的光束在计算机的控制下,根据几何形体各层截面的坐标数据有选择地对材料粉末层进行扫描,在激光辐照的位置上粉末烧结在一起,一层烧结完成后,再铺粉进行下一层扫描烧结,新的一层和前一层自然地烧结在一起,最终生成三维形状的零件。  
    
    (2)SLS的特点  
    
    与其它传统制造方法相比,选择性激光烧结技术的突出优点是:  
    
    ①具有高度的柔性,在计算机的控制下可方便迅速地制作出传统加工方法难以实现的复杂形状的零件,例如具有复杂凹凸部分及中空的零件。 

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