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激光立体成形三维打印技术

导读: 西北工业大学所发展的“激光立体成形”三维打印技术,除了共同的“增材成形”原理之外,采用的是“同步送粉激光熔覆”的方式来堆积金属材料。

  三维打印是当今风靡世界的前沿新技术,一般人会以为这是电子或控制领域的科研人员所从事的研究领域。然而,中国当前三维打印工作最出色的单位之一,却是发端于原来搞铸造的西北工业大学凝固技术国家重点实验室。铸造领域的研究人员,为什么会成为三维打印领域的专家?三维打印怎么会与铸造关联起来?这一切为什么会发生在西北工业大学?记者在求教于黄卫东教授后得知:

  原来,公众俗称的三维打印包含了很多种专家们称谓的“快速成形”“实体自由成形”或“增材制造”技术。这些技术有一个共同的材料成形原理,就是基于数字化信息和控制逐渐添加材料以形成所需要的零件或产品。“快速”和“自由”是指这种技术改变了通常材料成形复杂形状零件时对模具的依赖。“增材”则是这种技术是通过逐渐添加材料的方式来形成实体产品,一改以往所有的机械加工都是通过逐渐去除材料来成形实体产品的“减材制造”思路。由于添加材料的方式可以是无限丰富的,从而可以有无数种技术细节不同的三维打印技术。

  西北工业大学所发展的“激光立体成形”三维打印技术,除了共同的“增材成形”原理之外,采用的是“同步送粉激光熔覆”的方式来堆积金属材料。具体说,就是采用一束高功率激光在一块金属基材上烧出一个微小的液态熔池,通常在1毫米到数毫米之间。然后,用一个带聚焦喷嘴的送粉器把金属粉末送到熔池中去。金属粉末在高温的液态熔池中迅速熔化,而当激光束移开之后,这些熔化的粉末又迅速重新凝固成为固体,但这时它们已经同基体材料牢固地结合在一起了。因为送粉、熔化、凝固过程是连续进行的,可以根据需要堆积出几乎任何形状的产品来。其技术的核心是金属材料在数字化控制之下的连续熔化和凝固过程。同铸造的关联,正在于这个“熔化”和“凝固”过程。

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