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雷射選區熔化——增材技術的優點、工作原理和應用

雷射選區熔化 (LMF)——英文為「LaserMetalFusion」——是一種增材製造工藝，利用該工藝在粉末床上逐步構建工件。為此雷射使金屬粉末恰好在部件的CAD設計資料所預先確定的位置逐層再熔化。因此，該工藝常被稱為金屬3D列印或3D金屬列印，雷射燒結及雷射選區熔化等概念在業內也很流行。該工藝特別適合批量生產帶有精細內部通道和空腔的幾何形狀複雜的零件，使用傳統工藝（如車削或銑削）無法生產或只能低效生產此類零件。透過工業化3D列印產生的部件兼具高穩定性和較輕重量——對於輕質結構或定制化植入物和假體特別有利。此外，雷射選區熔化是一種可持續製造方法，因為與燒蝕工藝相比不僅不會產生切屑，而且僅產生少量多餘材料。憑藉在增材技術方面將近二十年的經驗，TRUMPF提供達到工業級成熟的粉末床工藝完整套裝——機床、服務和數位化一站式提供。從零件識別到製成品以及更多——我們覆蓋整條加工鏈。

功能集成

透過雷射選區熔化，使用者可直接從3D CAD模型製出功能部件——例如柔性或可旋轉結構。

共形冷卻

透過雷射選區熔化可製造帶有共形冷卻的部件。其將熱量立即從產生的地方散發。

格柵結構

增材製造能夠製造出佈局複雜的精細結構。

增材製造設計

設計自由：在3D金屬列印中，設計構造決定著部件的製造——不同於傳統生產工藝。

生產效率

在3D金屬列印中，不會產生生產準備時間。藉助多雷射系統以及自動化部件等選項，能夠進一步提高加工效率。

效率

TRUMPF工業化零件與粉末處理系統提升生產經濟效益。

潔淨

封閉式粉末循環確保潔淨安全的生產環境。

簡要說明雷射選區熔化的過程

在雷射選區熔化工藝開始時，將生成部件的虛擬3D模型。在資料準備期間，設計資料會被轉化為機器可機的建造工作檔。同時，部件被定位在基板上，根據需要安裝支撐結構。根據列印流程將部件分成多個單層（「切片」）並定義對應的雷射軌跡（「定線」）。最後在充滿保護氣體的加工室內於基板上逐層構建工件。在加工室內，儲備缸、構建缸和溢出缸在一根軸上並排放置。塗刷器將粉末從儲備缸推到構建缸上 (1)。然後雷射器根據零件輪廓使第一層粉末熔化並與下層牢固接合 (2)。接下來構建缸下降一層 (3)。也就是說，在粉床內構建部件。多餘粉末落入溢出缸。不斷重複該過程，直至生成整個部件。為提高生產效率，TRUMPF在其系統中使用同時工作的多個雷射器。這就是所謂的多雷射原理。成品件最後在金屬粉末拆包站被釋放。然後將部件與基板分開，移除支撐結構（如有）並根據需要修整工件。