國內(nèi)從事開展SLS技術(shù)的研究工作始于1994年,很快國產(chǎn)化的第一臺激光快速成型設(shè)備就由北京隆源公司于1995年研制成功,自此,北京隆源公司便傾力開發(fā)選區(qū)激光粉末燒結(jié)(SLS)快速成型機技術(shù),同時又致力于對快速原型的應(yīng)用加工服務(wù)業(yè)務(wù)進行不斷的拓展。在推出AFS-300系列快速成型設(shè)備之后,北京隆源公司近期又新開發(fā)出了AFS-320、AFS-450系列快速成型設(shè)備并投入市場,獲得高校科研院所、航空航天等開發(fā)研制領(lǐng)域及生產(chǎn)制造單位的認可和廣泛應(yīng)用。此外,AFS-320系列快速成型設(shè)備的主要優(yōu)勢是可以對該設(shè)備的主機與電控柜機構(gòu)進行拆分,并且其最大成型尺寸為320mm*320mm*440mm。而AFS-450系列成型設(shè)備是采用緊湊型結(jié)構(gòu)的主機、新型結(jié)構(gòu)設(shè)計的電控單元,并與成型室融為一體,還擁有外掛式的操作顯示平臺,此外該設(shè)備的成型尺寸范圍不斷擴大,可以達到450mm*450mm*550mm。北京隆源公司推出的成型設(shè)備的最大特點是可以成型尺寸大的制件,成型速度快,并且可用于多種粉末材料成型。繼隆源公司之后,華中科技大學(xué)也成功研發(fā)出一系列HRPS型的SLS成型設(shè)備,如主要用于快速制造鑄造用砂型的HRPS-I型成型機,多用于高分子粉末成型的HRPS-III型成型機。當前其主推產(chǎn)品型號是HRPS-IIA、HRPS-IIIA、HRPS-IVA成型設(shè)備,因其具有雙送料桶的送粉系統(tǒng)及獨特的三缸式,在快速成型過程中可以大大縮短燒結(jié)時間,提高成型效率,其成型尺寸最大為500mm*500mm*400mm,此外激光掃描速度最大可達4000mm/s,且可用于多種粉末材料的成型,如多種高分子粉末、金屬粉末、陶瓷粉末和覆膜砂等。
隨著SLS技術(shù)的不斷發(fā)展,國內(nèi)其他一些高校(如南京航空航天大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)和中北大學(xué)等)在SLS技術(shù)方面也取得了許多研究成果。其中,南京航空航天大學(xué)利用SLS技術(shù),通過對粉末材料的掃描加工,成功燒結(jié)出了整體葉輪和齒輪砂型、葉輪鑄造蠟型等;中北大學(xué)為了進一步提高SLS技術(shù)的成型效率,自主研發(fā)出了采用變長度線掃描的方法來取代點掃描的SLS成型設(shè)備,其工作原理是在掃描鏡的協(xié)助下,激光器發(fā)出的光束在光束變形和線束變長單元中擴大,再進入一對圓柱形透鏡組成的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中進行轉(zhuǎn)換,由環(huán)形光束轉(zhuǎn)變成長而狹的光束,并在處于正交位置的兩個掃描鏡的作用下,進行X-Y平面的掃描運動。采用這種變長度線掃描技術(shù),其快速成型的效率比之前的點掃描成型提高了幾倍。
經(jīng)過近30年來的發(fā)展,SLS作為成形材料最多的技術(shù)已經(jīng)在汽車、造船、航天航空等領(lǐng)域得到了諸多應(yīng)用。選區(qū)激光燒結(jié)技術(shù)之所以能夠在工業(yè)產(chǎn)品研發(fā)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用,是因為SLS成型技術(shù)可以直接制造出任意形狀復(fù)雜的產(chǎn)品原型或各種零部件,能夠廣泛適應(yīng)產(chǎn)品設(shè)計的變化并及時對其進行修改。此外將SLS技術(shù)于精密鑄造工藝相結(jié)合,可以整體加工制造出具有復(fù)雜形狀的功能性零件,而不需復(fù)雜工裝及模具,無需設(shè)計支撐結(jié)構(gòu),且在眾多快速成型工藝中,SLS技術(shù)的材料利用率是最高的,幾乎100%。SLS技術(shù)可大大提高制造速度和降低成本,因此,覆膜砂作為燒結(jié)材料、直接成型砂型(芯),這必將成為日后砂型(芯)鑄造的必然趨勢。
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