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國內從事開展SLS技術的研究成果

來源:杰呈3D打印 發布時間:2020-06-05 11:47:55 瀏覽次數:0
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國內從事開展SLS技術的研究工作始于1994年,很快國產化的第一臺激光快速成型設備就由北京隆源公司于1995年研制成功,自此,北京隆源公司便傾力開發選區激光粉末燒結(SLS)快速成型機技術,同時又致力于對快速原型的應用加工服務業務進行不斷的拓展。在推出AFS-300系列快速成型設備之后,北京隆源公司近期又新開發出了AFS-320、AFS-450系列快速成型設備并投入市場,獲得高??蒲性核?、航空航天等開發研制領域及生產制造單位的認可和廣泛應用。此外,AFS-320系列快速成型設備的主要優勢是可以對該設備的主機與電控柜機構進行拆分,并且其最大成型尺寸為320mm*320mm*440mm。而AFS-450系列成型設備是采用緊湊型結構的主機、新型結構設計的電控單元,并與成型室融為一體,還擁有外掛式的操作顯示平臺,此外該設備的成型尺寸范圍不斷擴大,可以達到450mm*450mm*550mm。北京隆源公司推出的成型設備的最大特點是可以成型尺寸大的制件,成型速度快,并且可用于多種粉末材料成型。繼隆源公司之后,華中科技大學也成功研發出一系列HRPS型的SLS成型設備,如主要用于快速制造鑄造用砂型的HRPS-I型成型機,多用于高分子粉末成型的HRPS-III型成型機。當前其主推產品型號是HRPS-IIA、HRPS-IIIA、HRPS-IVA成型設備,因其具有雙送料桶的送粉系統及獨特的三缸式,在快速成型過程中可以大大縮短燒結時間,提高成型效率,其成型尺寸最大為500mm*500mm*400mm,此外激光掃描速度最大可達4000mm/s,且可用于多種粉末材料的成型,如多種高分子粉末、金屬粉末、陶瓷粉末和覆膜砂等。


隨著SLS技術的不斷發展,國內其他一些高校(如南京航空航天大學、西北工業大學和中北大學等)在SLS技術方面也取得了許多研究成果。其中,南京航空航天大學利用SLS技術,通過對粉末材料的掃描加工,成功燒結出了整體葉輪和齒輪砂型、葉輪鑄造蠟型等;中北大學為了進一步提高SLS技術的成型效率,自主研發出了采用變長度線掃描的方法來取代點掃描的SLS成型設備,其工作原理是在掃描鏡的協助下,激光器發出的光束在光束變形和線束變長單元中擴大,再進入一對圓柱形透鏡組成的轉換系統中進行轉換,由環形光束轉變成長而狹的光束,并在處于正交位置的兩個掃描鏡的作用下,進行X-Y平面的掃描運動。采用這種變長度線掃描技術,其快速成型的效率比之前的點掃描成型提高了幾倍。


經過近30年來的發展,SLS作為成形材料最多的技術已經在汽車、造船、航天航空等領域得到了諸多應用。選區激光燒結技術之所以能夠在工業產品研發領域得到廣泛的應用,是因為SLS成型技術可以直接制造出任意形狀復雜的產品原型或各種零部件,能夠廣泛適應產品設計的變化并及時對其進行修改。此外將SLS技術于精密鑄造工藝相結合,可以整體加工制造出具有復雜形狀的功能性零件,而不需復雜工裝及模具,無需設計支撐結構,且在眾多快速成型工藝中,SLS技術的材料利用率是最高的,幾乎100%。SLS技術可大大提高制造速度和降低成本,因此,覆膜砂作為燒結材料、直接成型砂型(芯),這必將成為日后砂型(芯)鑄造的必然趨勢。


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