激光燒結(jié)技術(shù)原理及應(yīng)用

激光燒結(jié)(laser sintering)以激光為熱源對粉末壓坯進(jìn)行燒結(jié)的技術(shù)。對常規(guī)燒結(jié)爐不易完成的燒結(jié)材料,此技術(shù)有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)倍权。由于激光光束集中和穿透能力小,適于對小面積、薄片制品的燒結(jié)薄声。易于將不同于基體成分的粉末或薄片壓坯燒結(jié)在一起当船。

中文名稱

激光燒結(jié)

外文名稱

laser sintering

動力:激光為熱源

對象:燒結(jié)材料

優(yōu)勢:

利用激光可實(shí)現(xiàn)高熔點(diǎn)金屬和陶瓷的黏結(jié)。與其他快速成型技術(shù)相比默辨,激光燒結(jié)制備的部件德频,具有性能好、制作速度快缩幸、材料多樣化壹置,成本低等特點(diǎn)。歐美日等地已經(jīng)逐漸認(rèn)可激光燒結(jié)為下一代快速制造技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)表谊。

自從二十世紀(jì)九十年代早期钞护,激光燒結(jié)就成為產(chǎn)品開發(fā)的一項(xiàng)成功的工具。作為快速原型設(shè)計(jì)理念的技術(shù)解決方案爆办,基于三維 CAD 數(shù)據(jù)它能夠在幾天內(nèi)就得到功能完全的原型难咕,模具或模型,有助于大大減低投入市場的時(shí)間距辆。該技術(shù)的改進(jìn)和相關(guān)知識的增加從許多方面擴(kuò)大了它的使用范圍余佃。發(fā)展至今,激光燒結(jié)已成為電子化制造的關(guān)鍵技術(shù)挑格,它直接從 CAD 文件進(jìn)行快速咙冗、靈活和劃算的生產(chǎn)。

原理:

圖片發(fā)自簡書App


激光燒結(jié)是一項(xiàng)分層加工制造技術(shù) 漂彤,這項(xiàng)技術(shù)的前提是物件的三維數(shù)據(jù)可用雾消。而后三維的描述被轉(zhuǎn)化為一整套切片,每個(gè)切片描述了確定高度的零件橫截面挫望。激光燒結(jié)機(jī)器通過把這些切片一層一層的累積起來立润,從而得到所要求的物件。在每一層媳板,激光能量被用于將粉末熔化桑腮。借助于掃描裝置,激光能量被“打印”到粉末層上蛉幸,這樣就產(chǎn)生了一個(gè)固化的層破讨,該層隨后成為完工物件的一部分。下一層又在第一層上面繼續(xù)被加工奕纫,一直到整個(gè)加工過程完成提陶。

利用

助聽器行業(yè)強(qiáng)烈的要求其產(chǎn)品能夠進(jìn)行定制。因?yàn)槌晒Φ闹牣a(chǎn)品嚴(yán)重的


依賴于它對耳道解剖學(xué)特性的適應(yīng)匹层,該工業(yè)不能提供任何大規(guī)模制造的產(chǎn)品隙笆。

利用激光燒結(jié)來生產(chǎn)助聽設(shè)備的過程如下:

1. 用蠟鑄件制作一個(gè)耳道解剖體的復(fù)制件。

2. 用掃描儀掃描這個(gè)蠟鑄件來得到三維數(shù)據(jù)。

3. 在三維數(shù)據(jù)中加入一個(gè)標(biāo)識碼撑柔,在激光燒結(jié)過程后可以用來幫助辨識得到的助聽器外殼瘸爽。

4. 激光燒結(jié)外殼。

5. 將激光燒結(jié)的外殼和電子元件結(jié)合起來铅忿。

在助聽設(shè)備工業(yè)剪决,激光燒結(jié)已經(jīng)成為制造過程的選擇。制造過程以同樣的效率工作辆沦,而不管是一批相同的產(chǎn)品還是不同的(一次寫入性)產(chǎn)品昼捍。激光燒結(jié)系統(tǒng)的造型包絡(luò)中可以放置幾百個(gè)助聽器外殼,這樣一個(gè)晚上就能生產(chǎn)幾百個(gè)產(chǎn)品肢扯。電子化制造充分體現(xiàn)了它的潛力:在沒有兩個(gè)一樣的零件的情況下妒茬,可以直接利用三維 CAD 數(shù)據(jù)進(jìn)行制造過程是十分關(guān)鍵的功能。在產(chǎn)品生產(chǎn)的后期蔚晨,該數(shù)據(jù)可以被重復(fù)使用來制造與原件幾何結(jié)構(gòu)一樣的備件乍钻,每個(gè)部件在外殼內(nèi)都有一個(gè)序列號,作為病人使用的辨別碼铭腕。

在激光燒結(jié)技術(shù)的現(xiàn)有水準(zhǔn)上银择,比較成熟的燒結(jié)機(jī)如德國EOS公司的P100,P395,P760等設(shè)備,每臺塑料激光燒結(jié)機(jī)器每年可以產(chǎn)出 100,000 個(gè)助聽器外殼累舷。

智能驅(qū)動

FIT 公司成功的應(yīng)用了德國EOS公司的直接金屬激光燒結(jié)技術(shù)( DMLS )浩考。這個(gè)業(yè)務(wù)部門為一種提供了施工車輛提供了創(chuàng)新、復(fù)雜的操縱桿轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的快速開發(fā)和經(jīng)濟(jì)的小批量生產(chǎn)被盈。操縱桿流水線包括了 15 個(gè)塑料組件和其他電子器件析孽、機(jī)械裝置和開關(guān)。技術(shù)要求包括:在苛刻的施工現(xiàn)場中的高可靠性只怎,復(fù)雜的幾何裝置要求塑料部件有高精度袜瞬,此外由于要參加展會,要求的開發(fā)周期很短身堡。

FIT 公司決定利用 DMLS 技術(shù)來構(gòu)造 14 項(xiàng)工具邓尤。利用激光燒結(jié)工具制造了超過 70,000 個(gè)注射制模生產(chǎn)的零件。另一個(gè)組件直接利用了塑料的激光燒結(jié)技術(shù)贴谎。整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間是九周汞扎,其中還有因?yàn)榭蛻粼O(shè)計(jì)上的變動帶來的三周的拖延。通過選擇激光燒結(jié)技術(shù)作為生產(chǎn)手段擅这, FIT 公司能夠減低項(xiàng)目的成本佩捞,與傳統(tǒng)過程相比降低了 50% 。

利用激光燒結(jié)來進(jìn)行電子化制造在許多不同的工業(yè)已經(jīng)成為可行的方案蕾哟。需要強(qiáng)調(diào)的重點(diǎn)是,該技術(shù)不僅在快速成型環(huán)境里可行,而且在多品種的復(fù)雜產(chǎn)品的一系列生產(chǎn)中也是可行的谭确。在那些產(chǎn)品可以通過激光燒結(jié)技術(shù)進(jìn)行金屬或者塑料生產(chǎn)的領(lǐng)域帘营,電子化制造的影響最大。通過避免工具加工帶來的時(shí)間和成本的消耗逐哈,利用激光燒結(jié)目標(biāo)產(chǎn)品使得某些工業(yè)與競爭行業(yè)相比芬迄,競爭優(yōu)勢得到提高。

正如上述的應(yīng)用實(shí)例昂秃,激光燒結(jié)通過提供快速的提供合適工具禀梳,可以促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益。如果所要求的工具復(fù)雜度很高肠骆,這項(xiàng)技術(shù)更顯出其優(yōu)勢算途。從 Hammtronic 操縱桿的例子可以看出,利用激光燒結(jié)來生產(chǎn)工具可以降低開發(fā)過程的寶貴時(shí)間蚀腿。

激光燒結(jié)不僅是一項(xiàng)用于快速成型的有效工具嘴瓤,而且日益成為那些面對大量不同復(fù)雜產(chǎn)品的工業(yè)中制造工藝的選擇。

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