深度解剖金屬3D打印技術(shù)之SLM技術(shù)

深度解剖金屬3D打印技術(shù)之SLM技術(shù)
我們一般看到的金屬粉末是這樣的

深度解剖金屬3d打印技術(shù)之SLM技術(shù)
經(jīng)歷過(guò)不可抗拒的原因后來(lái)變下圖的樣子

據(jù)說(shuō)罪魁禍?zhǔn)资羌す猓饘俜勰┚烤菇?jīng)歷了什么過(guò)程？
今天帶著大家沿著SLM（Selective Laser Melting）選擇性熔融這一技術(shù)來(lái)深度解剖。
先來(lái)看看“案發(fā)現(xiàn)場(chǎng)”SLM280金屬3D打印機(jī)

SLM280成型倉(cāng)內(nèi)部組成要素
我們來(lái)具體了解這一形成過(guò)程：

每個(gè)*終的零件都是由一層層熔融而成，每熔融一層，平臺(tái)下降，新的粉末鋪滿此層重復(fù)上述過(guò)程。其真正的成型原理是激光將一定能量密度的能量打到粉末層，使得所掃描的區(qū)域內(nèi)粉末達(dá)到熔融狀態(tài)，粉末接收到的能量密度和激光的很多因素有關(guān)，比如掃描速度，掃描間距，掃描功率，激光的能量在金屬粉末表面形成熱影響區(qū)形成熔池，熔池影響周圍粉末成型焊接效果。
激光會(huì)按照一定的規(guī)律和方向掃描到需要成型的熔融區(qū)域，根據(jù)不同材料合理的歸化掃描路徑，將掃描區(qū)域分成條帶狀、棋盤狀等，可以有效的釋放零件內(nèi)部應(yīng)力，規(guī)劃每層掃描向量可以減少內(nèi)部缺陷得到致密度更高，力學(xué)性能更好的零件。
深度解剖金屬3d打印技術(shù)之SLM技術(shù)

那么選擇性熔融這一過(guò)程中，我們可以通過(guò)哪幾個(gè)方面來(lái)提升*終產(chǎn)品性能呢？我們可以通過(guò)幾個(gè)重要方面來(lái)重點(diǎn)分析一下，下面是同一種材料在不同掃面間距下的放大圖，我們可以看到隨著掃面間距的擴(kuò)大到一定的范圍，會(huì)出現(xiàn)非常明顯的內(nèi)部缺陷：
雖然掃面間距大可以顯著提升成型速度，但熔池范圍有限，如果間距過(guò)大，會(huì)使得熔覆寬度的搭接率太小，嚴(yán)重的話會(huì)產(chǎn)生圖3這種效果。我們?cè)賮?lái)分析另外兩個(gè)因素，激光功率和掃描速度也是決定能量密度的核心參數(shù)，直接影響成型零件的孔隙率，孔隙率又直接影響成品的機(jī)械性能等。
我們以上圖的鋁合金為例，我們可以發(fā)現(xiàn)隨著激光功率的升高和掃面速度的降低會(huì)使得零件的孔隙率降低。這種趨勢(shì)是因?yàn)楦叩哪芰棵芏仁沟梅勰└玫娜廴谛纬傻?，那么是不是能量密度越高越好呢？?dāng)然沒(méi)那么簡(jiǎn)單，首先能量太高也會(huì)使得零件內(nèi)部氣體不能排除產(chǎn)生空隙。如下圖：
很多條件下激光參數(shù)產(chǎn)生的結(jié)果不是線性的，在高能量密度下這一過(guò)程就會(huì)變得相對(duì)復(fù)雜，舉個(gè)例子：
上圖是銅合金的研究中，分別給出了，激光功率，掃描速度，掃描間距對(duì)致密度的影響，可以看出很特別的是隨著掃描間距的擴(kuò)大，能量密度雖然降低了，但是致密度并沒(méi)有太大變化，這種現(xiàn)象是由包晶和共晶共同影響的。
再來(lái)看看不同的光斑直徑對(duì)打印效果的影響：

光斑不可以過(guò)大，同樣的能量密度下，隨著光斑直徑的變大會(huì)使得能量集中在上表面，每層下方的粉末不能良好的收到激光熔池的影響有效融化，直接影響零件質(zhì)量。零件垂直方向的拉伸強(qiáng)度降低，更容易產(chǎn)生裂痕。綜上，想得到理想的打印效果要考慮很多因素，只有不斷摸索更合適的工藝才能更好克服弊端，將SLM技術(shù)應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。
SLM Solutions是一家總部位于德國(guó)呂貝克的3D打印設(shè)備制造商，專注于選擇性激光熔融(SLM)技術(shù)。公司前身是MTT技術(shù)集團(tuán)德國(guó)呂貝克有限公司，2010年更名為SLM Solutions GmbH。而MMT隸屬于英國(guó)老牌上市公司MCP，2000年推出SLM技術(shù)，2006年推出*個(gè)鋁、鈦金屬SLM 3D打印機(jī)，昆山弗瑞森是slm solution 大中華地區(qū)該品牌代理商。

主要產(chǎn)品：SLM 125、SLM 280、SLM 500系列選擇性激光熔融——SLM 3D金屬打印機(jī)，*大成型空間達(dá)到500x280x325mm，甚至可以裝配兩個(gè)1000W激光器。這種技術(shù)是采用高精度激光束連續(xù)照射包括鈦、鋼、鋁、金在內(nèi)的金屬粉末，將其焊接成型的技術(shù)，而德國(guó)SLM Solutions在這一技術(shù)上有著多項(xiàng)專利，居于*地位。其3D打印機(jī)已經(jīng)應(yīng)用于汽車、消費(fèi)電子、科研、航空航天、工業(yè)制造、醫(yī)療等行業(yè)。
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