1) διαδικασία έμμεσης χύτευσης με λέιζερ
1 μέθοδος στερεοφωνικής λιθογραφίας (SLA) είναι η χρήση στρώματος ακτίνων λέιζερ υπεριωδών ακτίνων με στρώση για τη σάρωση της συγκολλητικής ύλης για τη δημιουργία ενός τρισδιάστατου στερεού τεμαχίου. Το 1986, τα 3D Systems των Ηνωμένων Πολιτειών ξεκίνησαν το εμπορικό πρωτότυπο SLA-1. Η υψηλότερη ακρίβεια επεξεργασίας της διαδικασίας SLA μπορεί να φτάσει τα 0,05 mm. Η διαδικασία 2LaminatedObject Manufacturing (LOM) χρησιμοποιεί υλικά λεπτού υμενίου, όπως το χαρτί, το πλαστικό φιλμ κλπ., Το οποίο αναπτύχθηκε με επιτυχία από την Helisys στις Ηνωμένες Πολιτείες το 1986. Το στερεό τεμάχιο εργασίας που παράγεται σε στρώσεις επιτυγχάνεται με επαναλαμβανόμενη κοπή λέιζερ CO2 και υλικό κολλάει. Η διαδικασία LOM χαρακτηρίζεται από την ικανότητά της να κατασκευάζει μεγάλα τεμάχια με ακρίβεια 0,1 mm. 3 Η διαδικασία επιλεκτικής πυροσυσσωμάτωσης με λέιζερ (SLS) σχηματίζεται από υλικό σκόνης. Αναπτύχθηκε με επιτυχία από το Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Ώστιν το 1989. Επιλεκτικά σαρώθηκε και στρώθηκε με στρώσεις με λέιζερ CO2 υψηλής έντασης. Η σκόνη υλικού σχηματίζει ένα τρισδιάστατο τεμάχιο εργασίας και το μεγαλύτερο πλεονέκτημα της διαδικασίας SLS είναι ότι η επιλογή υλικού είναι εκτεταμένη.
Λόγω του μακροχρόνιου χρόνου ανάπτυξης και της σχετικά ώριμης τεχνολογίας, οι παραπάνω τρεις τεχνολογίες γρήγορης δημιουργίας πρωτοτύπων με λέιζερ έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως στο εσωτερικό και στο εξωτερικό. Ωστόσο, το τρισδιάστατο τεμάχιο εργασίας που σχηματίζεται με την παραπάνω μέθοδο δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί άμεσα ως καλούπι και πρέπει να υποβληθεί σε μεταγενέστερη επεξεργασία, επομένως ονομάζεται διαδικασία έμμεσης χύτευσης με λέιζερ. Οι κύριες μέθοδοι επεξεργασίας είναι οι εξής: (1) Ταχεία πρωτότυπο του τεμαχίου εργασίας χρησιμοποιείται ως καλούπι. Το καλούπι χαρτιού που κατασκευάζεται από την LOM αντικαταστάθηκε απευθείας από το καλούπι ξύλου με χύτευση με επιφανειακή επεξεργασία. ή το καλούπι χαρτιού που κατασκευάζεται από το LOM χρησιμοποιείται απευθείας σαν καλούπι κράματος χαμηλού σημείου τήξεως, ένα καλούπι έγχυσης με επιφανειακή επεξεργασία ή ένα καλούπι σχηματισμού του καλούπι κεριού σε χαμένη χύτευση κεριού. Το κομμάτι εργασίας που κατασκευάζεται από το SLS χρησιμοποιείται ως μεταλλικό καλούπι μετά από διήθηση χαλκού. 2 Χρησιμοποιώντας ένα ταχέως διαμορφωμένο τμήμα ως κύριο καλούπι για χύτευση καουτσούκ σιλικόνης, εποξειδική ρητίνη, πολυουρεθάνη και άλλα υλικά για να δημιουργήσετε ένα μαλακό καλούπι. 3 Χρησιμοποιήστε ένα τμήμα ταχείας διαμόρφωσης για να γυρίσετε το σκληρό καλούπι. Το ένα είναι να κατασκευάσετε απευθείας ένα καλούπι με βάση το χαρτί με το LOM και στη συνέχεια να διαμορφώσετε ένα μεταλλικό καλούπι με ψεκασμό και στίλβωση με μεταλλικό τόξο. η άλλη είναι μια σκληρή βάση μεταλλικής επιφάνειας. Το παραπάνω σκληρό καλούπι μπορεί να χρησιμοποιηθεί για χύτευση με άμμο, χύτευση χαμένου αφρού, χύτευση με έγχυση και απλή χύτευση εφελκυσμού χωρίς χάλυβα.
Η προαναφερθείσα μέθοδος έμμεσης χύτευσης με λέιζερ χρησιμοποιείται για να φτιάξει το καλούπι, το οποίο αποφεύγει την περίπλοκη μηχανική διαδικασία κοπής και εξασφαλίζει την ακρίβεια του καλουπιού και μπορεί να μειώσει σημαντικά το χρόνο χύτευσης και να εξοικονομήσει το κόστος χύτευσης. Για το πολύπλοκο καλούπι ακριβείας, τα πλεονεκτήματα είναι ιδιαίτερα προεξέχοντα. Ωστόσο, εξακολουθούν να υπάρχουν ελλείψεις στη σχετικά μικρή διάρκεια ζωής του καλουπιού, οπότε το παραπάνω καλούπι έμμεσης μορφοποίησης λέιζερ είναι περισσότερο κατάλληλο για μικρή παραγωγή παρτίδας.
2) Διαδικασία απευθείας χύτευσης με λέιζερ
Η τεχνολογία επιλεκτικής τήξης λέιζερ (SLM) βασίζεται στην τεχνολογία επιλεκτικής σύντηξης με λέιζερ (SLS). Τα χαρακτηριστικά της SLM είναι: (1) η χρήση υψηλής πυκνότητας ισχύος, μικρής κλίμακας δέσμης λέιζερ για την επεξεργασία του μετάλλου, έτσι ώστε τα μεταλλικά μέρη να έχουν διαστασιακή ακρίβεια 0,1 mm. (2) τα μέρη που έχουν τετηγμένο μέταλλο έχουν μεταλλουργικές δεσμευμένες οντότητες και η σχετική πυκνότητα μπορεί να είναι σχεδόν έως 100%, βελτιώνοντας σημαντικά την απόδοση των μεταλλικών μερών. (3) Επειδή η διάμετρος του σημείου λέιζερ είναι μικρή, είναι δυνατή η τήξη των μετάλλων υψηλής τήξης σε χαμηλότερη ισχύ, καθιστώντας δυνατή την κατασκευή εξαρτημάτων με ένα μόνο συστατικό μεταλλικής σκόνης. Το σχήμα 2 δείχνει τα ολομέταλλα μέρη που κατασκευάζει η γερμανική εταιρεία EOSGmbH χρησιμοποιώντας τη διαδικασία επιλεκτικής τήξης λέιζερ (SLM).
Η τεχνολογία άμεσης ταχείας κατασκευής πρωτότυπων πολυστρωματικών (ή τρισδιάστατων / τρισδιάστατων) επίστρωσης πολλαπλών επιπέδων (τεχνολογία τρισδιάστατης / τρισδιάστατης επίστρωσης) είναι μια τεχνολογία κατασκευής υψηλής τεχνολογίας που αναπτύσσεται με βάση την τεχνολογία ταχείας προτυποποίησης σε συνδυασμό με τεχνολογία σύγχρονης τροφοδοσίας με λέιζερ, η ουσία της οποίας ελέγχεται από υπολογιστή 3D επένδυση με λέιζερ. Λόγω των χαρακτηριστικών ταχείας στερεοποίησης της επένδυσης με λέιζερ, τα μεταλλικά μέρη που παράγονται έχουν ομοιόμορφη και λεπτή δομή δενδριτικής και άριστη ποιότητα και η πυκνότητα και η απόδοσή τους είναι συγκρίσιμα με αυτά των συμβατικών μεταλλικών μερών. Η πολυστρωματική επένδυση με λέιζερ έχει αναπτύξει μια ποικιλία μεθόδων, η πιο αντιπροσωπευτική της οποίας είναι η τεχνολογία γρήγορων πρωτοτύπων των μεταλλικών μερών που ονομάζεται LaserEngineered NetShaping (LENS) που αναπτύχθηκε από την Sandia National Laboratories. Ανοξείδωτος χάλυβας, χάλυβας μαρτενγήρανσης, υπερκάλυμμα με βάση το νικέλιο, χάλυβας εργαλείων, κράμα τιτανίου, μαγνητικό υλικό και μεταμεταλλική ένωση νικελίου-αλουμινίου έχουν κατασκευαστεί επιτυχώς με αυτή τη μέθοδο και η πυκνότητα των μερών είναι σχεδόν 100%.
Η τεχνολογία επιλεκτικής τήξης λέιζερ (SLM) και η τεχνολογία λέιζερ μηχανικής διαμόρφωσης (LENS) είναι βιομηχανικές και ακαδημαϊκές λόγω της συμπαγούς διαμόρφωσης των εξαρτημάτων, της μεταλλουργικής σύνδεσης και της υψηλής ακρίβειας, καθώς και της μακράς διάρκειας ζωής του τελικού καλουπιού. Η γενική προσοχή του κόσμου έχει εισαγάγει μια ποικιλία πρωτοτύπων εξοπλισμού στο εξωτερικό, και μερικοί έχουν αρχίσει να εμπορευματοποιούνται. και η τρέχουσα εγχώρια έρευνα και εφαρμογή είναι ακόμα στα σπάργανα.
Επιπλέον, υπάρχει μια πολυεπίπεδη τεχνολογία κατασκευής (LOM) για μεταλλικά εξαρτήματα που βασίζεται σε λεπτές κοπές με λέιζερ, η οποία έχει τα χαρακτηριστικά κατασκευής μεγάλων και σύνθετων σχημάτων καλουπιών γρήγορα και με χαμηλό κόστος. Στη δεκαετία του '80, το Ερευνητικό Εργαστήριο Nakagawa Weixiong στην Ιαπωνία εφάρμοσε την τεχνολογία LOM από λεπτό μεταλλικό φύλλο για να υλοποιήσει την πολυεπίπεδη ταχεία κατασκευή μεταλλικών καλουπιών. Μετά την ανάπτυξη, η τεχνολογία λαμαρίνας LOM εφαρμόστηκε βαθμιαία σε μεγάλες εσωτερικές και εξωτερικές μήτρες περιποίησης όπως τα αυτοκίνητα και στην κατασκευή καλουπιών έγχυσης με πολύπλοκες διαδρομές ροής.
