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国内从事开展SLS技术的研究成果

来源:杰呈gate.io交易平台 发布时间:2020/6/5 11:47:55 浏览次数:21
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国内从事开展SLS技术的研究工作始于1994年,很快国产化的第一台激光快速成型设备就由北京隆源公司于1995年研制成功,自此,北京隆源公司便倾力开发选区激光粉末烧结(SLS)快速成型机技术,同时又致力于对快速原型的应用加工服务业务进行不断的拓展。在推出AFS-300系列快速成型设备之后,北京隆源公司近期又新开发出了AFS-320、AFS-450系列快速成型设备并投入市场,获得高校科研院所、航空航天等开发研制领域及生产制造单位的认可和广泛应用。此外,AFS-320系列快速成型设备的主要优势是可以对该设备的主机与电控柜机构进行拆分,并且其最大成型尺寸为320mm*320mm*440mm。而AFS-450系列成型设备是采用紧凑型结构的主机、新型结构设计的电控单元,并与成型室融为一体,还拥有外挂式的操作显示平台,此外该设备的成型尺寸范围不断扩大,可以达到450mm*450mm*550mm。北京隆源公司推出的成型设备的最大特点是可以成型尺寸大的制件,成型速度快,并且可用于多种粉末材料成型。继隆源公司之后,华中科技大学也成功研发出一系列HRPS型的SLS成型设备,如主要用于快速制造铸造用砂型的HRPS-I型成型机,多用于高分子粉末成型的HRPS-III型成型机。当前其主推产品型号是HRPS-IIA、HRPS-IIIA、HRPS-IVA成型设备,因其具有双送料桶的送粉系统及独特的三缸式,在快速成型过程中可以大大缩短烧结时间,提高成型效率,其成型尺寸最大为500mm*500mm*400mm,此外激光扫描速度最大可达4000mm/s,且可用于多种粉末材料的成型,如多种高分子粉末、金属粉末、陶瓷粉末和覆膜砂等。


随着SLS技术的不断发展,国内其他一些高校(如南京航空航天大学、西北工业大学和中北大学等)在SLS技术方面也取得了许多研究成果。其中,南京航空航天大学利用SLS技术,通过对粉末材料的扫描加工,成功烧结出了整体叶轮和齿轮砂型、叶轮铸造蜡型等;中北大学为了进一步提高SLS技术的成型效率,自主研发出了采用变长度线扫描的方法来取代点扫描的SLS成型设备,其工作原理是在扫描镜的协助下,激光器发出的光束在光束变形和线束变长单元中扩大,再进入一对圆柱形透镜组成的转换系统中进行转换,由环形光束转变成长而狭的光束,并在处于正交位置的两个扫描镜的作用下,进行X-Y平面的扫描运动。采用这种变长度线扫描技术,其快速成型的效率比之前的点扫描成型提高了几倍。


经过近30年来的发展,SLS作为成形材料最多的技术已经在汽车、造船、航天航空等领域得到了诸多应用。选区激光烧结技术之所以能够在工业产品研发领域得到广泛的应用,是因为SLS成型技术可以直接制造出任意形状复杂的产品原型或各种零部件,能够广泛适应产品设计的变化并及时对其进行修改。此外将SLS技术于精密铸造工艺相结合,可以整体加工制造出具有复杂形状的功能性零件,而不需复杂工装及模具,无需设计支撑结构,且在众多快速成型工艺中,SLS技术的材料利用率是最高的,几乎100%。SLS技术可大大提高制造速度和降低成本,因此,覆膜砂作为烧结材料、直接成型砂型(芯),这必将成为日后砂型(芯)铸造的必然趋势。




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