激光在增材制造領(lǐng)域有諸多重要應(yīng)用,具體如下:
1、技術(shù)分類及應(yīng)用:
粉末床熔融(Powder Bed Fusion,PBF):
選擇性激光燒結(jié)(Selective Laser Sintering,SLS):使用高功率的二氧化碳激光作為能量源,將粉末狀材料(如塑料、金屬、陶瓷等粉末)中的特定區(qū)域燒結(jié)在一起。在燒結(jié)過程中,激光按照預(yù)先設(shè)計(jì)的模型輪廓掃描粉末床,使粉末顆粒在激光的作用下相互粘結(jié),形成固體結(jié)構(gòu)。該技術(shù)可用于制造具有復(fù)雜形狀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的零件,例如制造航空航天領(lǐng)域的復(fù)雜零部件、汽車行業(yè)的定制零部件以及一些具有特殊功能的機(jī)械零件等。
選擇性激光熔化(Selective Laser Melting,SLM):采用高能量密度的激光束,完全熔化金屬粉末材料,使其形成致密的金屬零件。相比于選擇性激光燒結(jié),選擇性激光熔化能夠制造出致密度更高、力學(xué)性能更好的金屬零件。因此,該技術(shù)在對(duì)零件性能要求較高的領(lǐng)域,如航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、醫(yī)療器械、高端模具等制造中具有廣泛應(yīng)用。
定向能量沉積(Directed Energy Deposition,DED):
激光熔覆(Laser Cladding):通過激光將金屬粉末或絲材熔化,并沉積在基體材料表面,形成一層具有特定性能的熔覆層。這不僅可以修復(fù)受損的零件,恢復(fù)其尺寸和性能,還可以在零件表面制備耐磨、耐腐蝕、耐高溫等特殊性能的涂層。例如,在石油化工行業(yè)中,可用于修復(fù)磨損的閥門、管道等零件;在模具制造中,可提高模具的表面硬度和耐磨性。
激光近凈成形(Laser Engineered Net Shaping,LENS):也稱為激光直接沉積技術(shù),是一種將激光熔覆與三維打印相結(jié)合的技術(shù)。它能夠根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的三維模型,逐點(diǎn)、逐層地將金屬材料堆積在基體上,直接制造出近凈形的零件。該技術(shù)適用于制造大型、復(fù)雜形狀的金屬零件,如航空航天領(lǐng)域的大型結(jié)構(gòu)件、能源領(lǐng)域的渦輪葉片等。
光固化成型(Vat Photopolymerization):
立體光刻(Stereolithography,SLA):利用紫外線激光照射液態(tài)光敏樹脂,使其發(fā)生光聚合反應(yīng),從而逐層固化成型。該技術(shù)可以制造出具有高精度、高表面質(zhì)量的零件,適用于制造小型、精細(xì)的零件,如珠寶首飾設(shè)計(jì)、牙科修復(fù)體、微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)等零部件的制造。
2、在不同行業(yè)中的應(yīng)用:
航空航天領(lǐng)域:由于航空航天零部件對(duì)材料性能、精度和可靠性要求極高,激光增材制造技術(shù)可以滿足這些需求。例如,制造具有復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、減輕飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量的輕量化零部件以及具有特殊形狀的航空航天工具等。這些零部件的制造不僅可以提高飛機(jī)的性能和燃油效率,還可以降低生產(chǎn)成本和生產(chǎn)周期。
醫(yī)療領(lǐng)域:在醫(yī)療行業(yè),激光增材制造技術(shù)可用于定制化醫(yī)療器械的生產(chǎn),如定制的假肢、骨骼植入物、牙科修復(fù)體等。根據(jù)患者的具體需求和身體特征,制造出與患者身體完美匹配的醫(yī)療器械,提高治療效果和患者的生活質(zhì)量。
汽車制造領(lǐng)域:汽車行業(yè)對(duì)零部件的生產(chǎn)效率和性能要求不斷提高,激光增材制造技術(shù)可以快速制造出高性能的汽車零部件,如發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、活塞、變速器齒輪等。此外,還可以制造出具有復(fù)雜形狀的汽車內(nèi)飾件和外觀件,滿足汽車設(shè)計(jì)的個(gè)性化需求。
消費(fèi)品制造領(lǐng)域:激光增材制造技術(shù)可以用于生產(chǎn)各種個(gè)性化的消費(fèi)品,如珠寶首飾、手表、眼鏡等。通過該技術(shù),可以制造出獨(dú)特的設(shè)計(jì)和復(fù)雜的結(jié)構(gòu),滿足消費(fèi)者對(duì)個(gè)性化產(chǎn)品的需求。