3D打印应用技术与创新-项目九 其他3D打印成型工艺.pptx

项目九：其他3D打印成型工艺,9.1 金属粉末添置方式 9.2 熔丝沉积方式,1.激光选区熔化（Selective Laser Melting, SLM)成型技术 2.激光近净成型（Laser Engineered Net Shaping, LENS)技术 3.电子束选区熔化（Electron Beam Selective Melting, EBSM)成型技术,金属粉末添置方式,1.电子束熔丝沉积成型技术 2.电弧熔丝沉积成型技术,熔丝沉积方式,激光选区熔化成型技术,激光按给定路径扫描铺粉器预先铺放的一层金属粉末（厚度为20100mm),该层金属粉末熔敷于前一层之上形成冶金结合,SLM成型技术的优点,1）可以大大缩短产品的生产周期,2）由于激光扫描金属粉末后，金属粉末快速熔化后又极快凝固,3）节约材料,4）由于光斑直径小，能量高，可以制备精度较高的零部件同时，因为是直接加工成型产品，可以制备任何复杂零件,SLM成型技术的工艺过程,激光近净成型技术,其零件的成型原理为：高功率激光通过聚焦后形成一个较小的光斑作用于基体并在基体上形成一个较小的熔池，同时粉末运输系统将金属粉末通过喷嘴汇集后输送到熔池中，粉末经熔化，凝固后形成一个致密的金属点。

随激光在零件上的移动，逐渐形成线和面，最后通过面的累加形成三维金属零件,LENS成型技术的工艺特点,LENS成型技术的工艺优点： 1.能够直接制造致密的金属零件，其硬度、强度、疲劳强度等力学性能较高，与相同材料的轧制件相近 2.材料适应性强，可以加工铁、铝、钛、镍等多种金属粉末及其混合粉末，能够通过改变粉末的成分制造功能梯度材料 3.材料与激光相互作用时快速熔化和凝固，使其可以得到常规加工方法下无法得到的组织，如高度细化的晶粒、晶内亚结构、高度过饱和固溶体等 LENS成型技术工艺的不足之处： “近似净形”（0.20.5mm过量构建），需要精加工,LENS成型技术的工艺过程,电子束选区熔化成型技术,在真空室内，电子束在偏转线圈驱动下按CAD/CAM规划的路径扫描熔化预先铺层的金属粉末，完成一个层面的扫描后，工作箱下降一个层高铺粉器重新铺放一层粉末，电子束再次扫描熔化如此反复进行，层层堆积，直接成型制造出需要的零件,EBSM成型技术的工艺特点,EBSM成型技术的工艺优点： 1.成型过程不消耗保护气体 2.无需预热 3.力学性能好 4.由于在真空环境中成型，成型件没有其他杂质，原汁原味地保持着原始的粉末成分，这是其他快速成型技术难以做到的。

5.电子束能够极其微细地聚焦，甚至能聚焦到0.1m所以加工面积可以很小，是一种精密微细的加工方法 6.成型过程一般不需要额外添加支撑,EBSM成型技术的工艺特点,EBSM成型技术的工艺缺点： 1.成型前需长时间抽真空，便得成型准备时间很长；且抽真空消耗相当多电能，总机功耗中，抽真空占去了大部分功耗 2.成型完毕后，由于不能打开真空室，热量只能通过辐射散失，降温时间相当漫长，降低了成型效率 3.需要一套专用设备和真空系统，价格较高,电子束熔丝沉积成型技术,电子束熔丝成型技术是基于“离散一堆积”原理发展起来的一种高效率金属结构直接制造技术，其工作原理是：在真空成型环境中，利用具有高能量的电子束作为热源，将送进的金属丝材熔化，按照规划好的成型路径，逐点逐层堆积，直至成型出近净成型的金属零件,电子束熔丝沉积成型技术的工艺特点,电子束熔丝沉积成型技术的优点： 1.原材料仅使用线（丝）材，价格大大低于粉材，且100%进入熔池 2.超高速的金属沉积速率，成型速度快 3.可打印大部分包括熔点很高的合金材料，完全致密，力学性能接近或等效于锻件性能 4.可打印超大型以及巨型非标零部件，目前最长达7.2m,电子束熔丝沉积成型技术的工艺特点,电子束熔丝沉积成型技术的缺点： 1.构建完成的工件表面误差在23mm，达到“近净型”形态，需要CNC数控机床完成精加工及表面抛光。

2.需要一套专用设备和真空系统，价格较高,电子束熔丝沉积成型技术的工艺过程,电弧法熔丝沉积成型技术,电弧熔丝沉积成型技术也是根据离散、堆积制造思想，与电子束熔丝沉积成型技术类似，只是热源和成型条件不同电弧熔丝沉积成型技术是以电弧作为成型热源将金属丝材熔化，按设定的成型路径堆积每一层片，采用逐层堆积的方式形成所需的三维实体零件,电弧熔丝沉积成型技术的工艺特点,电弧熔丝沉积成型技术的优点： 1.直接从CAD模型制得成型件，可以成型各种形状的复杂件，制造成本低，加工周期短 2.电弧增材制造技术成型的零件由金属熔滴沉积而成，化学成分均匀、致密度高，具有强度高、韧性好好等优点 3.与其他几种金属3D打印技术相比具有设备成本低，生产运行费用低，设备维护简单的优点 4.在生产形状复杂单件或小批量零件时，具有经济、快速的优点，从而可以使产品迅速更新换代，以适应市场变化的需求 5.丝材利用率接近百分之百，节约了成本，尤其对于比较贵重的合金材料非常必要,电弧熔丝沉积成型技术的不足之处： 1.成型工艺需要改进 2.成型系统有待优化 3.成型材料成型性能需要进一步提高,电弧熔丝沉积成型技术的工艺特点,电弧熔丝沉积成型技术的工艺过程,电弧熔丝沉积成型技术的工艺过程与电子朿熔丝沉积成型技术的工艺过程基本一致，具体如下： 1. 建立CAD三维模型。

2. 使用专用切片软件进行切片 3. 近净成型使用电弧作为能量源，通过电弧融化金属线材在工件表面形成溶池，随着 熔池在工件表面的移动，离开热源的熔池冷却结晶固化，达到零件“近净型”形态 4. 将工件进行热处理以消除内部应力、改善金属组织结构 5. 最后通过CNC数控机床完成工件精加工及表面抛光,小结,主要学习了五种金属3D直接打印成型技术的工艺原理、工艺特点和工艺过程，包括： 1.激光选区熔化成型技术 2.激光近净成型技术 3.电子束选区熔化成型技术 4.电子束熔丝沉积成型技术 5.电弧熔丝沉积成型技术,Thank You。