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多激光无缝拼接SLM

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2019/8/6     浏览次数:    

当前最大的粉末床激光熔化系统是Concept Laser开发的X LINE 2000R。其构建体积为800×400×500mm,双激光器具有1000W功率输出,并且在航空航天和汽车客户以及珠宝行业尤为受欢迎。最近的法兰克福正在举办3D打印展览,国内却已经被GE的米级的超大金属3D打印设备和华曙高科的所谓CAMS未来工厂刷屏,大尺寸粉末床激光熔化技术可谓挑拨着人们的神经,让小尺寸的SLM瑟瑟发抖感觉无用武之地。

目前市面上的SLM设备以250、280居多,上300的比较少,到400成型幅面的就更少了,目前已知的有EOS的M400,SLM Solution的SLM 500等,国内铂力特也推出了自己品牌的400成型尺寸的设备,但用的少不代表不需求,国内外也从未停止大尺寸SLM技术的研发,只是由于技术本身以及高昂的成本目前还不能达到现有200多成型尺寸设备那么普及。

2016年12月,“大尺寸粉末床选区激光熔化增材制造工艺与装备研发”项目获得了2016年国家重点研发计划“增材制造与激光制造专项”1985万元的经费支持,项目承担单位是北京易加三维。华曙高科也在前几天透露其FS421M(420x420x400mm)及FS721M(720x420 x400mm)正处于内部研制阶段(奇怪的是华曙高科总喜欢比别家多两厘米)。而在去年的4月份,由武汉光电国家实验室完成的“大型金属零件高效激光选区熔化增材制造关键技术与装备(俗称激光3D打印技术)”顺利通过了湖北省科技厅成果鉴定。华科曾老师研发的这款设备成形尺寸为500×500×530mm,不知易加三维会不会做出更大尺寸的商用化设备。

上面说的几家单位的研发项目都是基于粉末床激光熔化技术,SLM设备要做大,势必需要多台激光器,多振镜分区同时扫描成型,需要攻克多激光聚焦光斑定位精度、激光功率一致性、多光束无缝拼接、多象限加工重合区制造质量控制以及大功率长时间工作条件下的光学系统的稳定性控制等众多技术难题,才能为实现大型复杂金属零件的高效率、高精度、高性能成型提供基础保障。下面以SLM 800为例来看看大尺寸粉末床设备是怎么工作的。

SLM 800自动化装备

SLM 800是德国金属3D打印公司SLM Solutions在法兰克福3D打印展上新推出的机型,一款大尺寸可扩展的金属3D打印机。

SLM 800自动化分区

该款3D打印机拥有500x280x850毫米的打印室,可容纳四个700瓦的激光器,用于生产大型金属零件。

SLM800成型室

SLM800配备4台高功率激光器

多激光多振镜扫描过程

这款机器的突破之处在于减少了人直接参与后续工作的机会,SLM 800配置了自动化处理站,可以自动处理开箱、预热、冷却、粉末移除和粉末转移等过程。

打印完成成型腔自动移出送往清粉区域

成型腔抵达清粉区外围腔体脱离

看到此处不得不佩服,如此的自动化程度直接解放了人的工作,最重要的是人可以不用直接接触粉末,而且这台设备看起来还可以自动筛粉!

粉末筛分

零件清粉后自动送出

工人取件

此外,该系统还集成了永久性过滤技术,熔池监测(MPM),多激光功率监测(LPM),优化机器控制软件和真空可选粉末供料单元(PSV)等技术。

除SLM Solution之外,通快推出配有三500w激光器的TruPrint 5000金属增材制造系统。该系统可自动计算理想的激光路径,这些光源能够确定多个路径,然后通过单一激光束完成单个组件的外轮廓,实现无缝衔接,成型尺寸为300x400mm。

TruPrint 5000

Additive Industries展示了集成式增材制造系统MetalFAB1,该系统采用模块化设计,包含了多个带内置粉末处理功能的构建室,可以实现在一台机器上同时使用4种材料而不会出现交叉污染。基于多激光器的粉末床熔化3D打印是其中的核心工艺,此外系统中还集成了自动化的热处理模块、交换模块、存储模块。但该设备在2015年的法兰克福3D打印展上已经展示过。该设备成型尺寸为420×420×400mm。

Additive Industries MetalFAB1

GE基于ATLAS项目推出了BETA金属增材制造系统,具有可扩展的架构,能够将Z轴增加到1.0m及以上。机器配备最新的1KW激光器,运行状况可进行监测,构建体积为1100x1100x300mm。

 ATLAS BETA

不论法兰克福这次展示的多么眼花缭乱,笔者也只有羡慕的份儿,不过最让人印象深刻的还是金属打印尺寸基本上都是在向大尺寸方向发展,同时设备更加智能化、自动化,减少人的参与,换句话讲就是将多种处理设备集成在了一起,并通过传送带等自动处理,相信华曙所提出来的未来工厂之金属设备也是主导的全自动化、智能化的加工处理手段。

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