解读3D打印技术即将解禁的核心专利——激光烧结技术

2013-07-27 00:05

　　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。

　　四、3D打印技术及产业国际国内发展现状

　　1、国际情况

　　经过十多年的探索和发展，3D打印技术有了长足的进步，目前已经能够在0.01mm的单层厚度上实现600dpi的精细分辨率。目前国际上较先进的产品可以实现每小时25mm厚度的垂直速率，并可实现24位色彩的彩色打印。

　　目前，在全球3D打印机行业，美国3D Systems和Stratasys两家公司的产品占据了绝大多数市场份额。此外，在此领域具有较强技术实力和特色的企业/研发团队还有美国的Fab Home和Shapeways、英国的Reprap等。

　　3D Systems公司是全世界最大的快速成型设备开发公司。于2011年11月收购了3D打印技术的最早发明者和最初专利拥有者Z Corporation公司之后，3D Systems奠定了在3D打印领域的龙头地位。Stratasys公司2010年与传统打印行业巨头惠普公司签订了OEM合作协议，生产HP品牌的3D打印机。继2011年5月收购Solidscape公司之后，Stratasys又于2012年4月与以色列著名3D打印系统提供商Objet宣布合并。当前，国际3D打印机制造业正处于迅速的兼并与整合过程中，行业巨头正在加速崛起。