LENS激光熔融風(fēng)噴金屬3D打印技術(shù)

激光熔融風(fēng)噴金屬粉末成形(LENS)系統(tǒng)，是使用大功率激光將金屬粉末致密地熔融到三維基底結(jié)構(gòu)上，從而實(shí)現(xiàn)金屬3D打印。它使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) (CAD) 文件所提供的幾何形狀數(shù)據(jù)，控制金屬材料的逐點(diǎn)逐層熔融堆積成型。它所配備的軟件和閉環(huán)控制系統(tǒng)，能夠確保3D打印過程的幾何完整性和機(jī)械可重復(fù)性。

LENS的工藝過程在充滿氬氣的密封工作腔內(nèi)進(jìn)行。工作腔內(nèi)的氧氣和水份含量保持低于 10 ppm, 以確保部件的清凈和防止材料的氧化。 金屬粉末原料是由Optomec 專有的、可精確調(diào)控流量的粉末輸運(yùn)系統(tǒng)傳送到噴頭處。當(dāng)完成了一個(gè)單層材料的熔融堆積之后, 粉末噴頭就會(huì)繼續(xù)移動(dòng)到下一層。這樣, 整個(gè)固體部件就可以逐層被構(gòu)造出來。對(duì)熔融堆積完成后的部件還可以進(jìn)行加熱處理、熱等壓壓制或任何特定的機(jī)加工處理。 利用大功率激光、工藝參數(shù)控制和對(duì)整個(gè)工作環(huán)境的控制，使得LENS技術(shù)能夠有效地加工多種像鈦、不銹鋼、鉻鎳鐵合金那樣的高性能金屬材料,并能滿足特殊應(yīng)用中所需的關(guān)鍵質(zhì)量要求。

LENS技術(shù)，既可以作為獨(dú)立的系統(tǒng)來使用,也可以作為模塊化的打印裝置融入集成到現(xiàn)有的或新組建的 CNC 機(jī)床系統(tǒng)中。LENS金屬增材打印設(shè)備就可以與傳統(tǒng)的機(jī)械加工在同一平臺(tái)系統(tǒng)中工作,以利用現(xiàn)有的基礎(chǔ)讓機(jī)械師使用熟悉的用戶界面來操縱增材打印功能。

LENS 3D 增材打印機(jī)及其應(yīng)用 Optomec 的3D 金屬打印設(shè)備可以用于在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期中進(jìn)行材料的研發(fā)、功能性原型的設(shè)計(jì)、增材與切削的混合式加工制造、表面涂層、返工和修補(bǔ)。

• 修補(bǔ)損傷的部件
• 返工和對(duì)半成品的加工
• 快速原型制作
• 表面涂層
• 混合式加工制造
• 材料的研發(fā)
• LENS 450用于可行性實(shí)驗(yàn)的簡化入門級(jí)小尺度打印機(jī)
• LENS M$-7用于中尺度快速產(chǎn)品原型開發(fā)的打印機(jī)
• LENS 850-R大尺度打印生產(chǎn)的設(shè)備
• 可融入集成到CNC 機(jī)床系統(tǒng)中的LENS系列
• 可融入集成到其他各種生產(chǎn)加工系統(tǒng)中的模塊化LENS打印機(jī)

LENS 在打印制作3D 金屬部件中的主要優(yōu)越性

• 豐富的經(jīng)驗(yàn) ，二十多年為工業(yè)應(yīng)用提供LENS金屬增材打印技術(shù)和設(shè)備
• 靈活性，LENS金屬增材打印技術(shù)可適用于整個(gè)產(chǎn)品的生命周期中的各種加工制造
• 經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，可將LENS技術(shù)融入集成到低成本立式銑床上
• 獨(dú)特的功能，可將不同材料打印成單一樣品并使其產(chǎn)生成分比例漸變
• 高質(zhì)量，閉環(huán)控制工藝參數(shù)以確保每個(gè)產(chǎn)品都符合同樣的質(zhì)量要求
• 精確性 ，高度聚焦的局部加工過程, 以減小加熱和受熱區(qū)域
• 混合型，在現(xiàn)有組件上添加新的功能或進(jìn)行修復(fù)

修補(bǔ)損傷的部件

對(duì)高價(jià)值金屬組件進(jìn)行損傷修補(bǔ)是最大限度地提高其使用壽命、降低設(shè)備運(yùn)行成本并有助于維持其常備就緒的一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。采用在磨損或損壞的區(qū)域局部添加材料的修復(fù)方法使得您能夠通過特殊的工藝參數(shù)控制而得到優(yōu)秀的材料性能。 LENS部件修補(bǔ)工藝是具有高度針對(duì)性、精確地以盡量小的受熱區(qū)域?qū)⑻砑拥牟牧先廴诜胖玫侥p或損壞的位置, 使其能夠修復(fù)那些燃?xì)鉁u輪引擎中常見的最敏感的薄壁組件。經(jīng)LENS增材修補(bǔ)的組件材料機(jī)械性能通常是等同于甚至優(yōu)于鍛造的材料。 LENS系統(tǒng)可在現(xiàn)有組件上進(jìn)行增材修補(bǔ)的能力使它成為在設(shè)備修理和組件損傷修補(bǔ)中非常重要的有效工具。 

為了能夠修補(bǔ)國防和航空航天組件,LENS打印制作工藝是經(jīng)過了嚴(yán)格流程參數(shù)優(yōu)化的。 目前它正在世界各地的檢修服務(wù)設(shè)施中被廣泛用于金屬部件修理和組件損傷修補(bǔ)。 

快速產(chǎn)品原型的打印制作 

金屬產(chǎn)品原型組件可以用 LENS打印機(jī)直接從計(jì)算機(jī)上的CAD 模型快速地制作出來。 LENS打印機(jī)可以制作很大尺度的金屬部件,并且它的建造速度通常能比其他的金屬3D打印方法快 10倍以上。 新的設(shè)計(jì)概念可以通過CAD 原型模型的修改調(diào)整而得到快速評(píng)估, 以縮短從研發(fā)設(shè)計(jì)到首批產(chǎn)品生產(chǎn)的時(shí)間。 

金屬材料的研發(fā)

△使用LENS打印制造金屬成分漸變的材料結(jié)構(gòu) (由波蘭軍事大學(xué)提供) 

LENS打印系統(tǒng)可使材料研究人員迅速地試制出具有卓越性能的新穎金屬材料。如果使用傳統(tǒng)的金屬處理設(shè)備,研究人員通常需要耗費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行材料研發(fā), 因?yàn)樗麄冎荒軐?duì)每一種材料樣本進(jìn)行單一材料的化學(xué)評(píng)估。使用LENS打印系統(tǒng), 研究人員可以將多種金屬材料以成分漸變的形式結(jié)合為單一樣本, 于是能夠用一種樣本就測(cè)量出冷卻率、材料成分比例與微組織結(jié)構(gòu)、機(jī)械性能的相關(guān)關(guān)系。

混合式加工制造 

混合式金屬加工制造方法為工業(yè)制造商們提供了巨大工藝流程改進(jìn)的前景。 

混合式加工制造方法這一術(shù)語是用來描述結(jié)合金屬3D打印(AM)技術(shù)和傳統(tǒng)的切削技術(shù), 從而使每一道工序能夠在同一臺(tái)機(jī)器上對(duì)同一部件進(jìn)行加工。這種混合式加工制造方法可以降低采用金屬3D打印新技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)與成本, 并為工業(yè)制造商們提供了一種更務(wù)實(shí)的、漸進(jìn)的工藝流程改進(jìn)途徑。 

Optomec 已經(jīng)將其金屬3D打印技術(shù)設(shè)計(jì)成模塊化的LENS打印裝置,可與其他金屬加工制造的工作平臺(tái)(如數(shù)控銑床、機(jī)床、機(jī)器人或特制構(gòu)架)組成混合式的生產(chǎn)加工系統(tǒng)。例如, 當(dāng)LENS打印裝置被融入集成到 CNC 立式銑床后,就可以在一臺(tái)機(jī)器構(gòu)架上對(duì)同一金屬部件進(jìn)行局部堆積材料和切削之類的增材、減材加工制造或修復(fù)。

使用混合式加工制造方法可以降低采用增材打印技術(shù)的成本和培訓(xùn)障礙。LENS增材打印打印裝置可以被集成融入到現(xiàn)有的切削機(jī)床自動(dòng)化平臺(tái)上,提供了一種具有低成本起點(diǎn)的3D 打印金屬的功能。 除此之外, 混合式的加工制造機(jī)器可以將增材和切削的工序控制集成到同一用戶界面, 易于您的機(jī)械師利用熟悉的界面系統(tǒng)進(jìn)行培訓(xùn)學(xué)習(xí)和加工操作。

Optomec的與眾不同之處 

二十多年來, Optomec一直采取著一種循序漸進(jìn)的方式幫助客戶有效地利用增材打印制造技術(shù)的優(yōu)越性來實(shí)現(xiàn)其生產(chǎn)業(yè)務(wù)的最大盈利。對(duì)Optomec來說, 使用增材打印制造技術(shù)的目的就是要為各種部件及其生產(chǎn)過程添加的價(jià)值。使用 Optomec的3D打印設(shè)備, 您既可以打印制造完整的三維部件, 也能夠在傳統(tǒng)方法制造的兩維或三維部件上增材打印(print-on ?)所需的附加功能。 這種微妙且重要的差異使得 Optomec 增材打印制造技術(shù)能夠與現(xiàn)有的傳統(tǒng)的制造方法共存合作, 提供更多的價(jià)值。Optomec 還提供開放式的3D 打印系統(tǒng)架構(gòu), 以便于融入集成到其它生產(chǎn)工藝的平臺(tái)中。 Optomec 不希望將其客戶捆綁在單一的材料供應(yīng)商上?？蛻敉ǔ？梢灾苯訌亩鄠€(gè)供應(yīng)商購買材料, 從而降低成本, 建立更安全可靠的產(chǎn)品材料供應(yīng)鏈。 Optomec 提供的業(yè)界證明了的模塊化3D 打印技術(shù)可以很容易地集成到各種工廠里的自動(dòng)化系統(tǒng)、機(jī)器人、數(shù)控平臺(tái)等,從而降低其設(shè)備安裝成本和風(fēng)險(xiǎn)。 

可用于3D打印的各種材料 

在增材打印制造技術(shù)背后的材料科學(xué)其實(shí)是使得這一工藝過程在制造業(yè)產(chǎn)生如此革命性地轉(zhuǎn)變的一個(gè)關(guān)鍵因素。Optomec提供的3D打印技術(shù)能夠打印多種功能性材料, 包括結(jié)構(gòu)性和導(dǎo)電的金屬、陶瓷、導(dǎo)電粘結(jié)劑、電介質(zhì)、半導(dǎo)體、生物和許多其它用于制造航空航天、醫(yī)療和消費(fèi)類電子產(chǎn)品的材料。 這種獨(dú)特的3D打印技術(shù)還能把功能材料有選擇性地僅打印到所需的位置, 以增添結(jié)構(gòu)的所需性能或提高最終產(chǎn)品的功能。其3D打印過程是可以精密控制的,以制作出所需的機(jī)械或電氣的材料功能特性。它甚至還可以把不同的材料在打印過程中混合起來制造新的合金或組分漸變結(jié)構(gòu), 改進(jìn)產(chǎn)品的材料性能。

來源：中國3D打印網(wǎng)