激光快速成型技术的应用.doc

型芯、型腔和模具需要不断地维护保养，以便获得较高的出模效率。越来越多的模具制造商和塑料件生产商乐意选择具有灵活性和技术型的服务商。Erwin Gottschall先生于1995创建LPT公司，他很早就认识到了激光技术的深远意义，也知道模具企业一般不愿接受激光熔化（Laser Melting）技术。这首先是因为使用此种技术需要专门的知识，另外，对一般的模具制造商来说，也很难获得理想的应用效果。而LPT正好填补了市场上的这一空白。LPT拥有12个分公司和一个在德国Schleiz的激光金属快速成型技术中心，其零件加工能力已达5吨，客户超过2000家。通过提供客户导向的顾问服务，Erwin Gottschall成了这一领域的专家。“在某些情况下，如果传统工艺方法更有效，我们会推荐客户使用传统工艺方法。而如果我们的焊接方法具有优势，我们就会使用焊接的方法。当遇到随型冷却的情况时，我们会向客户推荐Concept Laser公司的LaserCUSING激光成型技术。我们的目标是向客户提供既能满足要求又经济的服务。”Gottschall说。LPT能够提供与技术无关的方案给客户，这就是他们与其竞争者不同之处。图1 LPT的技术中心内，M3和M1设备产自Concept Laser公司。灵活性LPT公司在2004年，第一次购买了Concept Laser公司M3 Linear激光熔化设备， 用来加工大型激光快速成型零件，以及小批量零件生产。经过几年的实践，金属激光熔化技术在激光能量、成型速度和零件质量等方面都取得了长足的进步。为了保持公司未来在激光熔铸金属方面的竞争优势， LPT公司在2010年又购进了一台M1型激光快速成型设备， 这是一台非常先进的设备。它在德国Schleiz的工厂中，还配备了QM供粉装置。自动筛粉机持续工作，保证了粉末的质量，从而也就保证了加工零件的质量，LaserCUSING事业部（位于德国Schleiz）的经理Lutz Fr?tzschner先生指出，这样做是为了确保零件的性能，即：模具和工具制造所要求的密度、表面质量等。培训当需要进一步提升使用性能时，Concept Laser公司提供的培训措施非常重要，这样可以使LPT始终处于良好的工作状态。当遇到复杂冷却回路设计时，Concept Laser公司就会提供设计经验给LPT。比如，LPT参加了Hofmann公司（Concept Laser的母公司）开设的关于冷却水路设计的CAD培训课程。供应商和用户就LaserCUSING设备的保养问题保持着紧密的联系，这种伙伴关系还延伸到进一步的应用开发、新增选项和软件升级。图2 带并联和曲面冷却的模具镶块，用LaserCUSING激光成型工艺制造。混合工艺的可能性通过LaserCUSING成型方式，带有复杂冷却回路的快速成型件可以被“融接”到事先加工好的一块已经钻好进水和出水口的底座上。Concept Laser公司的这项技术已经申请了专利。按LPT公司的说法，这一做法已经证明最快、最经济。随型冷却的概念据Gottschall先生所讲，Concept Laser提出一个非常重要的概念是随型冷却，即：将冷却水路做在模具型腔下面2到3mm处，靠近工件轮廓。水路的形状可以设计成各种形状。经过充分验证过的和经常采用的冷却方法是曲面冷却和并联冷却。尽管一条水路对大多数零件的冷却已经足够了，但是，如果用几条短的冷却通路构成随型并联冷却，会改善复杂注塑零件的质量和缩短出模时间。采用并联冷却的方法，比采用一条长的冷却管路，有更多的冷却液被送入模具。一条冷却管路的冷却效果会随着长度的增加而降低。而并联冷却则是每个冷却回路都是新鲜的冷却介质，这样就会产生好的冷却效果，冷却更均匀。“冷却方法的采用取决于零件的几何形状。我们必须基于模具的结构进行冷却方案的评估。” Erwin Gottschall先生说。能够预见的效果就是注塑过程的缩短，同时也改善了注塑零件的变形情况。并联冷却和曲面冷却技术是Werkzeugbau Siegfried Hofmann公司的专利。当LPT公司购买了LaserCUSING技术之后，也就自动获得了此项专利的使用权。模具业的新工艺通常从事模具行业的人们，不管是制造模具，还是使用模具，一般只盯着“去除”材料的加工方法，“增加”材料的加工方法不符合传统理念。Hofmann集团凭借其制模方面的丰富经验，开发出了金属粉末激光成型技术，满足了模具加工的实际需要。一方面，LaserCUSING技术具有非常好的发展潜力，另一方面，它能够结合QM供粉装置、熔池、激光、加工气体和技术资料，在生产过程中实现质量控制。 这种新的加工方式还能满足客户在修改或维修模具时对速度的要求。另外一方面与塑料加工的特点有关，有了LaserCUSING技术，就可以加工出复杂的随型冷却模具，而这在传统金属加工领域中很难实现。这样做带来的好处就是可以使注塑件得到良好冷却，缩短了注塑周期，降低了生产成本。可以预见的未来关于模具，Gottschall先生还看到一个好的机会，即模具型腔的激光硬化。另一个机会是通过激光涂敷实现模具型腔的表面硬化。这一方法可能对高填充的聚合物材料和需要高温的热固性材料或橡胶注塑有帮助。LaserCUSING的混合加工方法特别值得关注。最后，Gottschall希望看到激光加工的速度、质量进一步提高。他说，贴近客户