Введение
Технология аддитивного производства
Лазерное порошковое формование, также известное под запатентованным названием (laser engineered net shaping), – это технология аддитивного производства, разработанная для изготовления металлических деталей непосредственно из твердотельной CAD-модели путем использования металлического порошка, вдуваемого в расплавленный бассейн, созданный сфокусированным высокомощным лазерным лучом. Эта технология также эквивалентна ряду запатентованных методов, известных как прямое металлическое осаждение (DMD) и лазерная консолидация (LC). По сравнению с процессами, использующими порошковые слои, такими как селективное лазерное плавление (SLM), объекты, созданные с помощью этой технологии, могут быть значительно больше, достигая нескольких футов в длину.
Метод
Для плавления металлического порошка, подаваемого коаксиально в фокус лазерного луча через осадочную головку, используется высокомощный лазер. Лазерный луч обычно проходит через центр головки и фокусируется одной или несколькими линзами в небольшое пятно. Стол XY перемещается по растровой траектории для формирования каждого слоя изделия. После завершения каждого слоя головка поднимается вертикально вверх. Металлический порошок подается и распределяется по окружности головки либо под действием силы тяжести, либо с использованием газа-носителя под давлением. Для защиты расплава от атмосферного кислорода, улучшения контроля свойств и повышения адгезии между слоями за счет лучшего смачивания поверхности, часто используется инертный защитный газ.
Другие методы
Этот процесс аналогичен другим технологиям трехмерной печати в своем подходе, поскольку формирует цельный компонент методом послойного добавления материала. Процесс LENS позволяет создавать металлические детали из металлических и оксидных порошков, во многих случаях без дополнительной обработки. LENS схож с селективным лазерным плавлением, однако металлический порошок подается только в ту область, где в данный момент происходит наращивание материала детали. Он позволяет изготавливать детали из широкого спектра сплавов, включая титан, нержавеющую сталь, алюминий и другие специальные материалы, а также композиционные и функционально-градиентные материалы. Основными областями применения технологии LENS являются ремонт и восстановление, быстрое прототипирование, оперативное производство и мелкосерийное производство для аэрокосмической, оборонной и медицинской промышленности. Микроскопические исследования показывают, что детали, изготовленные методом LENS, обладают полной плотностью и не имеют деградации состава. Механические испытания демонстрируют превосходные механические свойства непосредственно после изготовления. Процесс также позволяет получать детали "почти" готовой формы, когда невозможно изготовить изделие с абсолютной точностью в соответствии со спецификациями. В таких случаях для достижения требуемых параметров могут применяться последующие операции, такие как легкая механическая обработка, финишная обработка поверхности или термообработка. Они используются в качестве завершающих операций.