童程童美少兒編程教育

                                                            少兒編程 > 文章資訊 > 3D打印 > 珠海西通首款SLM 3D打印機Walnut的技術創新

                                                            珠海西通首款SLM 3D打印機Walnut的技術創新

                                                            童程童美 2016-11-03

                                                            激光選區熔化技術(SLM)的應用國際上已經有多家成熟的SLM設備制造商,包括德國EOS公司(EOSINGM270及其M280),SLMSolutions公司,ConceptLaser公司(MCusing系列),上述廠家都開發出了不同型號的機型,包括不同的零件成形范圍和針對不同領域的定制機型等,占據了全球90% 以上的市場份額。

                                                            摘要

                                                            激光選區熔化技術(SLM)的應用國際上已經有多家成熟的SLM設備制造商,包括德國EOS公司(EOSINGM270及其M280),SLMSolutions公司,ConceptLaser公司(MCusing系列),上述廠家都開發出了不同型號的機型,包括不同的零件成形范圍和針對不同領域的定制機型等,占據了全球90% 以上的市場份額。

                                                            我國最早從1998年開始SLM相關技術的研究工作。先后安排了973計劃、863計劃和總裝“十五”、“十一五”預研等項目。北京航空航天大學、西北工業大學、等國內研究機構也開展了激光快速成形與修復技術及其設備的開發研制,并取得了一批成果。但主要其采用學習國外技術路徑,商業化程度進展緩慢。

                                                            近來,西通于9月17日在東莞即將發布高性能SLM金屬3D打印機成為行業關注焦點,據了解,這是我國第一款自主SLM金屬3D打印設備, 除采用國內首款自主操作系統外,其眾多的創新代表中國在SLM技術上的新高度。以下是核心創新點:

                                                            珠海西通首款SLM 3D打印機Walnut的技術創新

                                                            技術創新一: 雙層微錯平行掃描

                                                            SLM成型過程中,高能量密度的激光束將金屬粉末瞬間熔化,然后又快速冷卻,此過程非常不穩定,造成成型件表面和內部產生大量氣孔,導致成型件致密度不高。一般廠商為此使用單層間錯開掃描策略,即3點鐘方向加6點鐘或5點鐘方向掃描。

                                                            但第N+1層掃描線在N層掃描線的頂部熔合,熔化金屬液主要潤濕在N層的頂部,造成兩側鋪粉厚度增加,熔化金屬不能充分潤濕兩側,容易產生孔隙與結合不牢等缺陷。

                                                            西通提出的創新之處在于當第N層掃描完后,鋪下一層粉,第N+1層掃描線偏移0.5個光斑的距離,使得激光在第N層的搭接凹谷處進行同向掃描。之后再進行X型錯層掃描,熔化后的金屬液與第N層掃描線的側面潤濕,金屬液在重力作用下潤濕填充凹谷處,兩層之間的熔合線結合緊密,鮮有孔洞,潤濕效果良好,致密度近乎100%。研究發現,在層間錯開掃描策略下,通過優化工藝參數(激光功率、掃描速度、掃描間距和鋪粉厚度)可以極大地提高零件的致密度,經過優化的零件致密度能夠達到98%以上,與熔模鑄造金屬零件的致密度相差無幾。

                                                            珠海西通首款SLM 3D打印機Walnut的技術創新

                                                            技術創新二: 雙層間X漸變錯層掃描

                                                            在N+2 N+4,N+6… 掃描中,傳統技術采用固定夾角即同角度交叉掃描,層表面質量優化SLM成型零件的表面粗糙度一般為15~50μm,相比于傳統方式加工的零件有不小的差距。但西通采用雙層間X漸變錯層掃描,即在+2 +4 +6 層采用0.5度夾角逐步變化方式,。能夠直接優化改善SLM成型件表面質量,研究發現,雙層間X漸變錯層掃描掃描方式,能夠將粗糙度Ra控制在8μm以下。

                                                            技術創新三: 樹型支撐系統

                                                            懸垂結構的成型主要是預先添加支撐以保證成型過程的穩定性,成型結束后再去除支撐,獲得完整的零件。傳統垂直懸垂結構優化懸垂結構使SLM成型零件的局部形狀精度、尺寸精度不能達到要求,或者成型過程失敗。在懸垂結構不可避免的情況下,西通大膽采用樹形支撐系統能夠在減少支撐情況下將實現懸垂結構順利成型,這一創新對SLM工藝的提升和應用范圍拓展具有很大的意義。

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