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如何通过多激光器3D打印技术构建高完整性的金属零件(下)

以生产为导向的多激光器金属3D打印设备通过多个激光器来提高增材制造的生产效率,多重激光既可以分别制造独立的零件,也可以协同制造一个单件大型部件。这样的灵活性,使得增材制造生产效率得到提升,并降低了制造成本。

但是多激光器在同时工作时会不会互相影响呢?激光之间的相互作用又对金属3D打印零件的质量产生什么影响呢?雷尼绍公司通过其四激光器金属3D打印设备 RenAM 500Q 对多激光器之间的相互作用,以及如何合理规划多激光器设备的激光策略进行了研究,从中可以得到一些启示。

熔池分析

研究人员也可以观察到不一致熔化行为的证据。 在可见和红外波长下的实时熔池监测表明,在处于不利的下风向位置的激光熔融过程中,熔池活力和一致性会发生可测量的变化。 较短的可见波长表明强度的变化增加 ,而较长波长的红外数据表明下风向熔池发出的热量较少。

如何通过多激光器3D打印技术构建高完整性的金属零件(下)?

图片来源:Renishaw

上图为通过Renishaw 过程中质量控制软件InfiniAM监控的熔池数据,显示了在两个不同光谱带中的下风向样品和上风向样件的光谱熔池数据。

上风向激光器数量的影响

研究表明,上风向激光器的数量是决定下风向激光熔化质量损失的关键因素。研究人员将两个激光器的3D打印样件拉伸试验结果与四个激光器的结果进行了对比,发现上风向单个激光器的过程排放量减少,因此预计对下风向激光器的影响会有所减少。

如何通过多激光器3D打印技术构建高完整性的金属零件(下)?

图片来源:Renishaw

该试验中下风向激光器打印的样件的表面比先前测试的样件更为光滑,并且表现出更接近基线条件的拉伸性质。 处于下风向的样件延展性仍受影响,但这些不足以将强度显著降低。

如何通过多激光器3D打印技术构建高完整性的金属零件(下)?

图片来源:Renishaw

在两个激光器的3D打印试验中,研究人员仍然观察到下风向样件断裂表面存在一些缺陷,但是相比四个激光器试验中的下风向样件,其缺陷数量要少得多,在同样的直径范围内,该试验结果是10个缺陷,而之前的试验中观察到的缺陷数量为100个。与四激光器试验样件相比,缺陷的尺寸也小得多,在本试验中缺陷尺寸小于等于150微米,之前试验中尺寸近500微米。

图片来源:Renishaw

由于两个激光器的3D打印的试验中,下风向激光器仍会受到影响,因此仍应避免两个熔池之间距离过大,但是在两个激光器的情况下,熔池距离增加到100毫米。

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