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激光选区熔化——增材技术的优点、工作原理和应用

激光选区熔化 (LMF)——英文为“Laser Metal Fusion”——是一种增材制造工艺，利用该工艺在粉末床上逐步构建工件。为此激光使金属粉末恰好在部件的 CAD 设计数据所预先确定的位置逐层再熔化。因此，该工艺常被称为金属 3D 打印或 3D 金属打印，激光烧结及激光选区熔化等概念在业内也很流行。该工艺适合批量生产带有精细内部通道和空腔的几何形状复杂的部件，使用传统工艺（如车削或铣削）无法生产或只能低效生产此类部件。通过工业化 3D 打印产生的部件兼具高稳定性和轻重量——在轻质结构或定制化植入物和假体收效良好。此外，激光选区熔化是一种可持续制造方法，因为与烧蚀工艺相比不仅不会产生切屑，而且仅产生少量多余材料。凭借在增材技术方面将近二十年的经验，通快提供达到工业级成熟的粉末床工艺完整套装——机床、服务和数字化一站式提供。从零件识别到制成品以及更多——我们覆盖整条加工链。

功能集成

通过激光选区熔化，用户可直接由 3D CAD 模型制成功能部件——例如柔性或可旋转结构。

共形冷却

通过激光选区熔化可制造带有共形冷却的部件。其将热量立即从产生的地方散发。

格栅结构

增材制造能够制造出布局复杂的精细结构。

增材制造设计

设计自由：在 3D 金属打印中，设计决定着部件的制造——不同于传统生产工艺。

生产效率

在 3D 金属打印中，不会产生生产准备时间。通过选配集束激光系统以及自动化部件，能够进一步提高加工效率。

效率

通快的工业化零件与粉末处理系统提升生产经济效益。

洁净

封闭式粉末循环确保洁净安全的生产环境。

简要说明激光选区熔化的过程

在激光选区熔化工艺开始时，将生成部件的虚拟 3D 模型。在数据准备期间，设计数据会被转化为可机读的制造任务文件。同时，部件被定位在基板上，根据需要安装支撑结构。根据打印流程将部件拆分为各层（“切片”）并定义对应的激光轨迹（“定线”）。最后在充满保护气体的加工室内于基板上逐层构建工件。在加工室内，储备缸、工作缸和溢出缸在一根轴上并排放置。刮刀将粉末从储备缸推到工作缸上 (1)。然后激光根据部件轮廓使第一层粉末熔化并与下层牢固接合 (2)。接下来工作缸下降一层 (3)。也就是说，在粉床内构建部件。多余粉末落入溢出缸。不断重复该过程，直至生成整个部件。为提高生产效率，通快在其系统中使用同时工作的多个激光器。这就是所谓的多激光原理。成品部件最后在金属粉末拆包站被释放。然后将部件与基板分开，移除支撑结构（如有）并根据需要修整工件。