激光熔融快速成型技术

Renishaw AMPD Additive Manufacturing Products Division 雷尼绍绍快速成型制造产产品部 Product Manager - Rodgers Ma 产产品经经理 - 马骏马骏 激光熔融(Laser Melting)金属快速成型制造 无须模具直接从CAD图制造金属部件 选择 性激光熔融是一种直接使用3D CAD数据作为数字化源头的 金属添加式流程 直接通过CAD数据导出行业标 准格式STL,成型金属产品 气压喷 出的金属粉末层层 堆积,同时大功率的纤维 激光把金属粉 末层层 熔融在一起形成最终产 品. 激光熔融(Laser Melting)金属快速成型制造 选择性激光熔融是一种直接使用3D CAD数据作为数字化源头的金属添加式流程 直接通过CAD数据导出行业标准格式STL,成型高密度金属产品 Retractable Platform Z axis Build Metal Powder Build Chamber Laser Window Powder distribution System Inert Gas 气压式喷出的金属粉末层层堆积,同时大功率的纤维激光把金属粉末层层熔融在一起形 成最终产品. 激光熔融(Laser Melting)金属快速成型制造 金属材料选择 工艺使用汽气雾化金属粉末 Materials include材料种类: Stainless Steel 不锈钢锈钢 Maraging Steel模具钢钢 Cobalt Chrome钴铬钴铬 合金 Titanium 钛钛合金 Inconel 718 镍镍基合金 Aluminium 铝铝合金 如果需要的话还 有其他性能的可供选择 : *无须前处理或黏合剂.一些材料通过热处 理得到改进. Open system access for materials development F.O.C AM Ancillaries sieving station辅助系统-粉末筛选 系 统 快速循环处 理金属粉末 金属粉末回收瓶直接装在系统顶 部并通过氩 气 辅助的筛选 器释放粉末 重新分筛好的粉末直接回收到底部的空瓶 粉末瓶装载到成型系统 整个流程通过封闭式气态系统完成用以保护用 户和材料 AM250 成型舱 前端溢粉口 保护镜 送粉装置 粉末输送料斗 惰性气体进口 惰性气体出口 AM user interface用户界面 Welcome page Navigation page Select build page Start build page 壳体外围精密流道,以 及 底部精细滤 网结构 应用冷却部件 应用 口腔 应用 骨科植入 混合式带网状气孔结构的植入体,为更好 的骨质吸收,Titanium64钛合金材料 联合项目汽车,超音速车头 材质质: Titanium64钛钛合金 开发团队发团队 : Bloodhound Supersonic Car LBC专业专业 模具金属快速成型应应用 Slide 132/8/2017 激光熔融金属快速成型不是替代传统传统 的模具制造 模具用随形冷却 大大节省复杂结 构金属件的成本 快速金属原型制造 右图展示了 8个直径为3mm的流道和几乎同样长 度的入口为10mm的直 径 分支.保证了所有流道的流动一致性 随形冷却应应用 Slide 142/8/2017 下图左为CAD展示内部复杂流道设计 下图右为直接根据左图CAD数据直接最终制作成型的应用产品 随形冷却应应用 Slide 152/8/2017 模具-组组合模具 Slide 162/8/2017 传统 加工主体模和配套激光熔融快速 成型金属嵌入件 Slide 171/08/12 压力调节端 固位端口 Figure 38 -现有的DFP6泵壳体 IMV 进气歧管调节阀 口 泵压头 接口 工艺艺再设计设计 Slide 181/08/12 (a) (b) 初始设计中(a图),没有进行流道和接口的改造相关的拓扑优 化;(b图)中对流动路径做了平顺和简化处理,同时也缩短了 接口和部件中心的距离以减少结构空间.各个接口也集成到 主体部件中. 拓扑优化前确认功能性最小量和改进设计 工艺艺再设计设计 Slide 191/08/12 拓扑优化的最终结果如右边 图(a)所示.虽然(a)和(b)两个方 案分别为358g和364g的结果 大致一致,但还是可以观察到 一些差异. (a) (b) 工艺设计艺设计 工艺设计艺设计 总计节总计节 省60%的材料 原始生产设计 支撑去除后的件 Renishaw激光金属熔融 快速成型的原始件-不锈钢 Empire MX-6 - 设计设计 的起点 摆臂用实心的铝合金条通过机床加工出来 框架为管状，焊接到机加部件上 座管底座是铝合金铸造出来 Empire cycles Slide 212/8/2017 现有设计 -优化为实 心铝合金铸造 应用Altairs solidThinking Inspire 9.5软件拓扑优化 CAD的下一个迭代设计 设计 回顾,通过去除需要多余支撑设计 的朝下面优化模型结构 用钛合金加工,小于1mm的壁厚重量从360g降低到200g. 通过高于英国山地车行业测试标 准6倍 300,000 cycles at 1.2 kN Empire Cycles 第一个部件 Slide 222/8/2017 AM250 成型尺寸: 2250 mm 250 mm 300(或360) mm,铺粉层厚为20-100m 完整 的自行车架 通过重新设计 以 便 能够放在 一个托盘上单次 加工 完成 加工好后组装成 一体并用3M强力 胶加固 AM250 激光熔融快速成型制造系统统 Slide 232/8/2017 完整车车架组组件的加工托盘盘 Slide 2