透析第三次工业革命关键技术——选择性激光烧结

2012-12-12 00:10

　　华中科技大学塑性成形模拟及模具技术国家重点实验室黄树槐教授及其课题组成员长期对SLS设备、材料、工艺以及烧结理论等方面进行研究，并成功开发具有自主知识产权的HRPS—IIIA选择性激光成形机。该课题组的蔡道生对SLS自适应分层算法、路径规划进行了研究，提出了扫描路径优化策略，提高了烧结成形速度。该校机械学院宾鸿赞教授及其课题组对SLS过程中的扫描路径进行了系统深入的研究，提出分形扫描路径，自主研制了钢丝绳驱动的2DSLS实验原形机，试验表明采用分形扫描的
　　SLS件的抗压强度提高20%左右，SLS功率降低20％左右，并进行了基于物理过程的SLS加工工艺仿真。

　　北京航空航天大学的赵保军对SLS过程致密度、聚苯乙烯粉末烧结温度场进行了仿真分析。汪苏教授研究了SLS工艺参数对制件性能的影响。

　　南京航宅航天大学沈以赴教授对多组分铜基金属粉末的SLS工艺进行了研究，分析了激光功率、光斑直径、扫描速度、扫描问距和铺粉厚度对烧结致密度的影响，发现当烧结能量密度大于某一临界值(O.15kJ／m3)时烧结致密度明显提高，但是能量密度大于0.3kJ／m3，致密度反而呈所降低。

　　华北工学院主要从事SLS激光系统的研究，提出的变长线激光扫描方式突破了目前SLS点扫描的传统模式，极大的提高了烧结质量和烧结成形效率。

　　此外，还有很多高校及研究所也参与了SLS技术的研究工作。目前国内已于RP成形系统、SLS成形机、金属粉末研究以及烧结理论、扫描路径等方面取得了许多重大成果。

　　5 结论与展望

　　尽管SLS工艺在过去的二十年里取得了较大的发展，但是存在的以下这些问题仍限制了其普及和推广：(1)SLS系统的速度、精度和表面粗糙度不能满足工业生产要求；(2)激光工艺参数(如激光类型和扫描方式)对零件质量影响敏感，需要较长的时间摸索；(3)SLS设备成本较高。针对当前存在的这些问题，目前国内外的专家的研究热点集中在以下几个方面：

　　(1)新材料的研究。材料是SLS技术发展的关键环节，它直接影响烧结试样的成形速度、精度和物理、化学性能。目前SLS制造的零件普遍存在强度不高、精度低、需要后处理等诸多缺点，这就需要研制出各种激光烧结快速成形的专用材料；

　　(2)SLS连接机理研究。不同的粉末材料其烧结成形机理是截然不同的，金属粉末的烧结过程主要由瞬时液相烧结控制，但是目前对其烧结机理的研究仪停留在显微组织理论层次，需要从SLS动力学理论进行研究来定量的分析烧结过程；