激光快速成形技術最新發展及應用
2012-11-29
近期發展的LPR主要有：立體光造型(SLA) 技術；選擇性激光燒結(SLS) 技術；激光熔覆成形（LCF）技術；激光近形（LENS）技術；激光薄片疊層制造(LOM) 技術；激光誘發熱應力成形（LF）技術及三維印刷技術等。
立體光造形(SLA)技術
SLA技術又稱光固化快速成形技術，其原理是計算機控制激光束對光敏樹脂為原料的表面進行逐點掃描，被掃描區域的樹脂薄層（約十分之幾毫米）產生光聚合反應而固化，形成零件的一個薄層。工作臺下移一個層厚的距離，以便固化好的樹脂表面再敷上一層新的液態樹脂，進行下一層的掃描加工，如此反復，直到整個原型制造完畢。由于光聚合反應是基于光的作用而不是基于熱的作用，故在工作時只需功率較低的激光源。此外，因為沒有熱擴散，加上鏈式反應能夠很好地控制，能保證聚合反應不發生在激光點之外，因而加工精度高（ ），表面質量好，原材料的利用率接近100%，能制造形狀復雜、精細的零件，效率高。對于尺寸較大的零件，則可采用先分塊成形然后粘接的方法進行制作。
美國、日本、德國、比利時等都投入了大量的人力、物力研究該技術，并不斷有新產品問世。我國西安交通大學也研制成功了立體光造型機LPS600A。目前，全世界有10多家工廠生產該產品。
LCF技術的工作原理與其他快速成形技術基本相同，也是通過對工作臺數控，實現激光束對粉末的掃描、熔覆，最終成形出所需形狀的零件。研究結果表明：零件切片方式、激光熔覆層厚度、激光器輸出功率、光斑大小、光強分布、掃描速度、掃描間隔、掃描方式、送粉裝置、送粉量及粉末顆粒的大小等因素均對成形零件的精度和強度有影響。
與其他快速成形技術的區別在于，激光熔覆成形能制成非常致密的金屬零件，其強度達到甚至超過常規鑄造或鍛造方法生產的零件，因而具有良好的應用前景。
LENS技術是將SLS技術和LCF技術相結合，并保持了這兩種技術的優點。選用的金屬粉末有三種形式：1）單一金屬；2）金屬加低熔點金屬粘結劑；3）金屬加有機粘結劑。由于采用的是鋪粉方式，所以不管使用哪種形式的粉末，激光燒結后的金屬的密度較低、多孔隙、強度較低。要提高燒結零件強度，必須進行后處理，如浸滲樹脂、低熔點金屬，或進行熱等靜壓處理。但這些后處理會改變金屬零件的精度。
激光薄片疊層制造（LOM）技術
LOM技術是一種常用來制作模具的新型快速成形技術。其原理是先用大功率激光束切割金屬薄片，然后將多層薄片疊加，并使其形狀逐漸發生變化，最終獲得所需原型的立體幾何形狀。
LOM技術制作沖模，其成本約比傳統方法節約1/2，生產周期大大縮短。用來制作復合模、薄料模、級進模等，經濟效益也甚為顯著。該技術在國外已經得到了廣泛的使用。
激光誘發熱應力成形（LF）技術
LF技術的原理是基于金屬熱脹冷縮的特性，即對材料進行不均勻加熱，產生預定的塑性變形。該技術具有下列特點：1）無模具成形：生產周期短、柔性大,特別適合單件小批量或大型工件的生產；2）無外力成形：材料變形的根源在于其內部的熱應力；3）非接觸式成形：成形精度高、無工模具磨損，可用于精密件的制造；4）熱態累積成形：能夠成形常溫下的難變形材料或高硬化指數金屬,而且能夠產生自冷硬化效果,使變形區材料的組織與性能得以改善。熱像儀 http://www.kafenchem.com/
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