SLM激光选区熔化金属3D打印技术详解
激光选区熔化金属3D打印技术(Selective laser melting, SLM)和EBSM/EBM(电子束熔融金属3D打印技术)有着类似的技术原理,都是使用激光照射预先铺展好的金属粉末,即金属零件成型完毕后将完全被粉末覆盖,两者的区别是热源不同。
激光选区熔化技术采用精细聚焦光斑快速熔化300-500目的预置粉末材料,几乎可以直接获得任意形状以及具有完全冶金结合的功能零件。致密度可达到近乎100%,尺寸精度达20-50微米,表面粗糙度达20-30微米,是一种极具发展前景的快速成型技术,而且其应用范围已拓展到航空航天、医疗、汽车、模具等领域。
技术原理
SLM设备一般由光路单元、机械单元、控制单元、工艺软件和保护气密封单元几个部分组成。
光路单元主要包括光纤激光器、扩束镜、反射镜、扫描振镜和F-?聚焦透镜等。激光器是SLM设备中最核心的组成部分,直接决定了整个设备的成型质量。SLM设备所采用的光纤激光器,转换效率高、性能可靠、寿命长、光束模式接近基模等,优势明显。高质量的激光束能被聚集成极细微的光束,并且其输出波长短。
扩束镜的作用是是扩大光束直径,减小光束发散角,减小能量损耗。
扫描振镜由计算机进行控制的电机驱动,作用是将激光光斑精确定位在加工面的任一位置。通常使用专用平场F-?扫描透镜来避免出现扫描振镜单元的畸变,达到聚焦光斑在扫描范围内得到一致的聚焦特性。
机械单元主要包括铺粉装置、成型缸、粉料缸、成型室密封设备等。铺粉质量是影响SLM成型质量的关键因素,目前SLM设备中主要有铺粉刷和铺粉滚筒两大类铺粉装置。成型缸与粉料缸由电机控制,电机控制的精度也决定了SLM的成型精度。
控制系统包括激光束扫描控制和设备控制系统两大部分。激光束扫描控制是计算机通过控制卡向扫描振镜发出控制信号,控制X/Y扫描镜运动以实现激光扫描。
设备控制系统完成对零件的加工操作。主要包括以下功能:
系统初始化、状态信息处理、故障诊断和人机交互功能;
对电机系统进行各种控制,提供了对成型活塞、供粉活塞、铺粉滚筒的运动控制;
对扫描振镜控制,设置扫描
激光选区熔化金属3D打印技术(Selective laser melting, SLM)和EBSM/EBM(电子束熔融金属3D打印技术)有着类似的技术原理,都是使用激光照射预先铺展好的金属粉末,即金属零件成型完毕后将完全被粉末覆盖,两者的区别是热源不同。
激光选区熔化技术采用精细聚焦光斑快速熔化300-500目的预置粉末材料,几乎可以直接获得任意形状以及具有完全冶金结合的功能零件。致密度可达到近乎100%,尺寸精度达20-50微米,表面粗糙度达20-30微米,是一种极具发展前景的快速成型技术,而且其应用范围已拓展到航空航天、医疗、汽车、模具等领域。
技术原理
SLM设备一般由光路单元、机械单元、控制单元、工艺软件和保护气密封单元几个部分组成。
光路单元主要包括光纤激光器、扩束镜、反射镜、扫描振镜和F-?聚焦透镜等。激光器是SLM设备中最核心的组成部分,直接决定了整个设备的成型质量。SLM设备所采用的光纤激光器,转换效率高、性能可靠、寿命长、光束模式接近基模等,优势明显。高质量的激光束能被聚集成极细微的光束,并且其输出波长短。
扩束镜的作用是是扩大光束直径,减小光束发散角,减小能量损耗。
扫描振镜由计算机进行控制的电机驱动,作用是将激光光斑精确定位在加工面的任一位置。通常使用专用平场F-?扫描透镜来避免出现扫描振镜单元的畸变,达到聚焦光斑在扫描范围内得到一致的聚焦特性。
机械单元主要包括铺粉装置、成型缸、粉料缸、成型室密封设备等。铺粉质量是影响SLM成型质量的关键因素,目前SLM设备中主要有铺粉刷和铺粉滚筒两大类铺粉装置。成型缸与粉料缸由电机控制,电机控制的精度也决定了SLM的成型精度。
控制系统包括激光束扫描控制和设备控制系统两大部分。激光束扫描控制是计算机通过控制卡向扫描振镜发出控制信号,控制X/Y扫描镜运动以实现激光扫描。
设备控制系统完成对零件的加工操作。主要包括以下功能:
系统初始化、状态信息处理、故障诊断和人机交互功能;
对电机系统进行各种控制,提供了对成型活塞、供粉活塞、铺粉滚筒的运动控制;
对扫描振镜控制,设置扫描
