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科研进展
全球首款双激光多功能金属/非金属快速成形装备落户我院3D打印实验室
发布时间 : 2017-12-19 仲高艳  已浏览:

多材料打印、增减材一体化制造是近年来全球范围内3D打印领域的前沿研究热点和难点。日前,融合了我院杨守峰客座教授多材料打印科研思想,并由华中科技大学联合武汉华科三维科技有限公司经过数年的研究和试验,研制出的世界首款可以同时打印非金属材料和金属材料的工业级3D打印装备HKPM250落户我院3D打印实验室,为我院开展国际合作,助推我院3D打印向世界级难题发起挑战提供了装备保障。

在以往的3D打印装备中,非金属材料和金属材料的3D打印有着明显的界限。无论是装备的配置,还是零件的打印工艺,都有较大区别。现实应用中,当需要一次打印出非金属材料和金属材料结合紧密或者内嵌的零件时,还没有可行的方法。针对以上问题,杨守峰教授与华中科技大学、武汉华科三维科技有限公司经过数年的探讨,最终由武汉华科三维科技有限公司实现了金属材料/非金属材料一体化打印的目标。HKPM250装备首次将选区激光烧结(SLS)和选区激光熔化(SLM)工艺相结合,属于世界首款可以同时打印非金属材料和金属材料的工业级3D打印装备。不仅如此,该装备在实现SLS/SLM的同时,还根据我们的科研需求,增设了XYZ运动平台,可安装切削刀具,实现增减材一体化制造,亦可安装多材料打印设施,实现多材料打印等。

HKPM250双激光多功能快速成形装备具有以下五大亮点:

1.金属/非金属一体化材料复合成形

提出了光纤激光器+CO2激光器的双激光复合扫描系统,开发了金属/非金属多功能打印模式,研究了预热、熔化和光整的工艺,解决了两类材料需不同装备的难题,实现了一台设备完成金属和非金属的复合打印的目的。

2.精确定位吸/送粉机构,实现工作面上多材料精确送粉

设计了特殊的定向吸送粉机构,根据零件功能和设计需求,可针对指定区域粉末进行吸取和定量喷送,精确控制在零件的不同部位打印非金属或者金属粉末,从而实现非金属粉末和金属粉末零件的一体化成形。

3.高精度高效率铺粉技术

提出了精密双导轨自转式铺粉技术,发明了双送粉缸一体式粉床铺粉装置,解决了SLM工艺对铺粉系统高平面度、高效率要求的难题,提高了送铺粉效率,铺粉平面度误差小于0.02mm,零件成形精度达到100±0.1mm。

4.一体化抽真空成形腔,氧含量小于100ppm

该装备采用抽真空方式来保证成形室内的气氛,通过专门的气密设计,保证成形过程中的氧含量可控制在100ppm以下。

5.零件特征自识别及自适应扫描填充生成技术

提出了零件特征自识别及自适应扫描填充生成技术,开发了面向SLS/SLM设备的模型数据预处理软件系统,实现了不同特征大面积(250*250)成形自适应扫描,解决了大尺寸复杂零件加工精度难以保证、加工效率不高的问题。

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