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激光在增材制造领域有诸多重要应用
来源: | 作者:medical-001 | 发布时间: 18天前 | 195 次浏览 | 分享到:
激光在增材制造领域有广泛应用,主要包括粉末床熔融、定向能量沉积和光固化成型等技术。粉末床熔融技术如选择性激光烧结和选择性激光熔化,分别用于制造复杂形状的零件和高性能金属零件。定向能量沉积技术如激光熔覆和激光近净成形,可用于修复零件和制造大型复杂金属零件。光固化成型技术如立体光刻,适用于制造高精度的小型零件。这些技术在航空航天、医疗、汽车制造和消费品制造等行业中发挥重要作用,满足高性能、高精度和个性化需求


激光在增材制造领域有诸多重要应用,具体如下:


1、技术分类及应用

  • 粉末床熔融(Powder Bed FusionPBF

    • 选择性激光烧结(Selective Laser SinteringSLS:使用高功率的二氧化碳激光作为能量源,将粉末状材料(如塑料、金属、陶瓷等粉末)中的特定区域烧结在一起。在烧结过程中,激光按照预先设计的模型轮廓扫描粉末床,使粉末颗粒在激光的作用下相互粘结,形成固体结构。该技术可用于制造具有复杂形状和内部结构的零件,例如制造航空航天领域的复杂零部件、汽车行业的定制零部件以及一些具有特殊功能的机械零件等。

    • 选择性激光熔化(Selective Laser MeltingSLM:采用高能量密度的激光束,完全熔化金属粉末材料,使其形成致密的金属零件。相比于选择性激光烧结,选择性激光熔化能够制造出致密度更高、力学性能更好的金属零件。因此,该技术在对零件性能要求较高的领域,如航空发动机叶片、医疗器械、高端模具等制造中具有广泛应用。

  • 定向能量沉积(Directed Energy DepositionDED

    • 激光熔覆(Laser Cladding:通过激光将金属粉末或丝材熔化,并沉积在基体材料表面,形成一层具有特定性能的熔覆层。这不仅可以修复受损的零件,恢复其尺寸和性能,还可以在零件表面制备耐磨、耐腐蚀、耐高温等特殊性能的涂层。例如,在石油化工行业中,可用于修复磨损的阀门、管道等零件;在模具制造中,可提高模具的表面硬度和耐磨性。

    • 激光近净成形(Laser Engineered Net ShapingLENS:也称为激光直接沉积技术,是一种将激光熔覆与三维打印相结合的技术。它能够根据预先设计的三维模型,逐点、逐层地将金属材料堆积在基体上,直接制造出近净形的零件。该技术适用于制造大型、复杂形状的金属零件,如航空航天领域的大型结构件、能源领域的涡轮叶片等。

  • 光固化成型(Vat Photopolymerization

    • 立体光刻(StereolithographySLA:利用紫外线激光照射液态光敏树脂,使其发生光聚合反应,从而逐层固化成型。该技术可以制造出具有高精度、高表面质量的零件,适用于制造小型、精细的零件,如珠宝首饰设计、牙科修复体、微机电系统(MEMS)等零部件的制造。


2、在不同行业中的应用

  • 航空航天领域:由于航空航天零部件对材料性能、精度和可靠性要求极高,激光增材制造技术可以满足这些需求。例如,制造具有复杂内部结构的航空发动机叶片、减轻飞机结构重量的轻量化零部件以及具有特殊形状的航空航天工具等。这些零部件的制造不仅可以提高飞机的性能和燃油效率,还可以降低生产成本和生产周期。

  • 医疗领域:在医疗行业,激光增材制造技术可用于定制化医疗器械的生产,如定制的假肢、骨骼植入物、牙科修复体等。根据患者的具体需求和身体特征,制造出与患者身体完美匹配的医疗器械,提高治疗效果和患者的生活质量。

  • 汽车制造领域:汽车行业对零部件的生产效率和性能要求不断提高,激光增材制造技术可以快速制造出高性能的汽车零部件,如发动机缸体、活塞、变速器齿轮等。此外,还可以制造出具有复杂形状的汽车内饰件和外观件,满足汽车设计的个性化需求。

  • 消费品制造领域:激光增材制造技术可以用于生产各种个性化的消费品,如珠宝首饰、手表、眼镜等。通过该技术,可以制造出独特的设计和复杂的结构,满足消费者对个性化产品的需求。