盡管激光 3D 打印設備展現(xiàn)出了的潛力和應用前景,但在實際發(fā)展過程中,仍然面臨著諸多挑戰(zhàn) 。?
成本高昂是制約激光 3D 打印設備廣泛應用的一大關鍵因素 。一方面,設備本身的價格不菲,一臺的激光 3D 打印機,其售價往往在數(shù)十萬元甚至上百萬元不等 。這對于許多中小企業(yè)和個人用戶來說,是一筆難以承受的開支 。另一方面,打印材料的成本也相對較高 。以金屬材料為例,用于 3D 打印的金屬粉末價格通常是傳統(tǒng)金屬材料的數(shù)倍甚至數(shù)十倍 。例如,316L 不銹鋼金屬粉的價格約為 450 元 /kg,而適用于航空領域的特殊金屬材料價格則更高 。此外,打印過程中的能源消耗、設備維護成本以及后期處理成本等,也都進一步增加了整體的使用成本 。?
打印速度慢也是一個亟待解決的問題 。相較于傳統(tǒng)的制造工藝,激光 3D 打印的速度相對較慢 。以制造一個中等尺寸的金屬零件為例,傳統(tǒng)鑄造工藝可能只需要幾個小時,而激光 3D 打印則可能需要數(shù)天的時間 。這主要是因為 3D 打印是通過層層堆積的方式來制造物體,每一層的打印都需要一定的時間,而且在打印過程中,還需要進行一些必要的輔助操作,如激光掃描、材料固化等,這些都會進一步延長打印時間 。雖然近年來一些新的技術和方法不斷涌現(xiàn),試圖提高打印速度,但目前來看,仍然無法滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需求 。
工作原理
激光3D打印的工作原理基于激光聚合技術,即通過激光束照射光敏材料,引發(fā)材料分子的聚合反應,從而實現(xiàn)材料的固化。這一過程分為多個層級進行,每一層都根據(jù)三維模型數(shù)據(jù)進行掃描固化,層層參加,終形成完整的三維實體。相較于傳統(tǒng)的減材制造和等材制造技術,激光3D打印的增材制造方式地提高了材料利用率,降低了制造成本,同時賦予了產(chǎn)品設計更大的自由度。
應用領域
航空航天領域:用于制造輕質、高強度的復雜結構零件,如發(fā)動機葉片、機翼等,可減輕重量,提。
醫(yī)療領域:能制造出與患者骨骼匹配的植入物、個性化的假肢和醫(yī)療器械等,提高治療效果和患者舒適度。
汽車行業(yè):可進行結構優(yōu)化設計、研發(fā)試制、小批量生產(chǎn)和個性化產(chǎn)品制造,如制造汽車發(fā)動機缸體、車身結構件等。
模具制造行業(yè):能夠打印出具有復雜隨形水路的模具,提高模具的冷卻效率和使用壽命,降低制造成本。
技術優(yōu)勢
激光3D打印技術以其特的優(yōu)勢,在制造業(yè)中脫穎而出。,其打印精度可達到微米級別,滿足零件制造的需求。其次,激光3D打印的打印速度相較于傳統(tǒng)3D打印技術有了顯著提升,大大縮短了產(chǎn)品制造周期。此外,激光3D打印能夠處理多種材料,包括光敏樹脂、塑料、金屬甚至陶瓷等,為產(chǎn)品設計和制造提供了更多的可能性。重要的是,激光3D打印能夠實現(xiàn)復雜結構的一體化成型,無需后續(xù)組裝,進一步降低了制造成本,提高了產(chǎn)品的可靠性和耐用性。
激光熔覆是指將選定的涂層材料通過不同的送料方式置于熔覆基體表面,然后通過激光照射使其與基體表面的薄層熔化,并快速凝固形成稀釋度極低的表面涂層,與基體形成冶金結合,可顯著提高基層表面的耐磨性、耐蝕性、耐熱性、抗氧化性和電氣特性,從而達到表面改性或修復的目的的工藝方法。既滿足了材料表面特定性能的要求,又節(jié)省了大量的珍貴元素。
與堆焊、噴涂、電鍍和氣相沉積相比,激光熔覆具有稀釋小、組織致密、涂層與基體結合好、適合熔覆的材料多、顆粒尺寸和含量變化大等特點,因此激光熔覆技術的應用前景十分廣闊。
設備主要技術參數(shù)
大成型尺寸 250mm(W)×250mm(D)×300mm(H)
成型精度 ±0.1mm
分層厚度 30-80μm
可成型材料 不銹鋼、高溫合金、鈦合金、鋁合金、銅合金
大激光功率 500W
激光波長 1064nm
鋪粉機構 懸臂式單向鋪粉機構
大掃描速度 7m/s
氣氛保護 Ar 氣戒 N2 氣氛
過濾等級 H13
設備尺寸 1172mm(W)×1664mm(D)×2270mm(H)
設備功率 10KW
工作環(huán)境 15℃-30℃
設備重量 約2T