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科技成果簡介:超大幅面激光3D打印技術及裝備
2015-03-18 10:55 逯璐 

一、        簡介:

激光3D打印技術是一個涉及激光、材料、機械、信息等多學科的現代數字化制造技術,涉及到打印裝備設計與制造、自動化控制系統、軟件開發與應用、新材料開發等多個方面的技術難題。

大連理工大學材料科學與工程學院姚山教授領導的技術開發團隊開發了一種新的激光3D打印方法:基于輪廓失效的激光3D打印法(PIRP法),圖1爲該方法原理圖。該激光3D打印方法以覆膜粉末爲材料,激光沿著二維輪廓進行切割形成三維分型曲面,再通過整體加熱固化,剝離分型面以外的廢料獲得所設計的零件。成袌D的強度、致密度、尺寸精度能達到覆膜粉末燒結成形的水平。

 

1  PIRP法技术原理圖

   

技術開發團隊前期在學科建設經費、各橫向課題經費、技術轉讓資金、自然科學基金、國防預研項目等經費支持下在大連理工大學校內已累計投入數百萬元用于技術研發平台的建設,自主研發了不同規格的3D打印設備,如圖2所示。

1800×1400×800mm

2  不同規格的3D打印設備

 

將“PIRP”法與快速鑄造技術相結合獲得的金屬件的尺寸精度和表面粗糙度接近精密鑄造的水平,是目前技術條件下最適用于複雜形狀零部件及模具制造的3D打印方法之一。

技術開發團隊與部分單位合作,針對大型複雜金屬零件、金屬模具、文化創意等領域開展應用,取得了顯著成果,證實了該技術的成熟性和可靠性。3和圖4爲工程巨型輪胎花紋塊模具及具有複雜內腔結構的騎車水道模具的制造。

3  工程巨型輪胎花紋塊模具的制造

具有複雜內腔結構的汽車水道模具的制造

 

通過技術應用的驗證:該技術在大型複雜金屬零件和金屬模具的單件、小批量快速制造等方面,具有近淨形、快速、高效等明顯優勢,可有效縮短企業新産品的研發周期,降低生産成本,大幅提高企業的技術水平和競爭能力。

二、        應用範圍:

超大幅面激光3D打印技術及裝備主要用于大尺寸樣件的原型制造、複雜金屬零部件及金屬模具的快速制造,工業新産品的快速試制,文化創意類産品的快速開發等。

三、        獲得的專利等知識情況

該激光3D打印技術在打印原理上實現了源頭創新,且加工尺寸的進一步增加在技術原理上不受任何限制。相關核心技術已經獲批兩項國家發明專利:

1) 基于覆膜粉末材料輪廓線掃描的激光快速成型方法(ZL 200510200779.2)

2)複雜形狀幾何體的覆膜粉體激光選區失效整體成型方法 (ZL 200710010885.3)

 

  

 

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