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LENS激光熔融風(fēng)噴金屬3D打印技術(shù)

激光熔融風(fēng)噴金屬粉末成形(LENS)系統(tǒng)，是使用大功率激光將金屬粉末致密地熔融到三維基底結(jié)構(gòu)上，從而實(shí)現(xiàn)金屬3D打印。它使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) (CAD) 文件所提供的幾何形狀數(shù)據(jù)，控制金屬材料的逐點(diǎn)逐層熔融堆積成型。它所配備的軟件和閉環(huán)控制系統(tǒng)，能夠確保3D打印過(guò)程的幾何完整性和機(jī)械可靠性。

LENS的工藝過(guò)程在充滿氬氣的密封工作腔內(nèi)進(jìn)行。工作腔內(nèi)的氧氣和水份含量保持低于 10 ppm， 以確保部件的清凈和防止材料的氧化。 金屬粉末原料是由Optomec 專有的、可精確調(diào)控流量的粉末輸運(yùn)系統(tǒng)傳送到噴頭處。當(dāng)完成了一個(gè)單層材料的熔融堆積之后， 粉末噴頭就會(huì)繼續(xù)移動(dòng)到下一層。這樣， 整個(gè)固體部件就可以逐層被構(gòu)造出來(lái)。對(duì)熔融堆積完成后的部件還可以進(jìn)行加熱處理、熱等壓壓制或任何特定的機(jī)加工處理。

利用大功率激光、工藝參數(shù)控制和對(duì)整個(gè)工作環(huán)境的控制，使得LENS技術(shù)能夠有效地加工多種像鈦、不銹鋼、鉻鎳鐵合金那樣的高性能金屬材料，并能滿足特殊應(yīng)用中所需的關(guān)鍵質(zhì)量要求。

LENS技術(shù)，既可以作為獨(dú)立的系統(tǒng)來(lái)使用，也可以作為模塊化的打印裝置融入集成到現(xiàn)有的或新組建的 CNC 機(jī)床系統(tǒng)中。LENS金屬增材打印設(shè)備就可以與傳統(tǒng)的機(jī)械加工在同一平臺(tái)系統(tǒng)中工作，以利用現(xiàn)有的基礎(chǔ)讓機(jī)械師使用熟悉的用戶界面來(lái)操縱增材打印功能。

LENS 3D 增材打印機(jī)及其應(yīng)用

Optomec 的3D 金屬打印設(shè)備可以用于在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期中進(jìn)行材料的研發(fā)、功能性原型的設(shè)計(jì)、增材與切削的混合式加工制造、表面涂層、返工和修補(bǔ)。

修補(bǔ)損傷的部件

返工和對(duì)半成品的加工

快速原型制作

表面涂層

混合式加工制造

材料的研發(fā)

LENS 450用于可行性實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)化入門級(jí)小尺度打印機(jī)

LENS M$-7用于中尺度快速產(chǎn)品原型開發(fā)的打印機(jī)

LENS 850-R大尺度打印生產(chǎn)的設(shè)備

可融入集成到CNC 機(jī)床系統(tǒng)中的LENS系列

可融入集成到其他各種生產(chǎn)加工系統(tǒng)中的模塊化LENS打印機(jī)

LENS 在打印制作3D 金屬部件中的主要優(yōu)越性

豐富的經(jīng)驗(yàn) ，二十多年為工業(yè)應(yīng)用提供LENS金屬增材打印技術(shù)和設(shè)備

靈活性，LENS金屬增材打印技術(shù)可適用于整個(gè)產(chǎn)品的生命周期中的各種加工制造

經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，可將LENS技術(shù)融入集成到低成本立式銑床上

獨(dú)特的功能，可將不同材料打印成單一樣品并使其產(chǎn)生成分比例漸變

高質(zhì)量，閉環(huán)控制工藝參數(shù)以確保每個(gè)產(chǎn)品都符合同樣的質(zhì)量要求

精確性 ，高度聚焦的局部加工過(guò)程， 以減小加熱和受熱區(qū)域

混合型，在現(xiàn)有組件上添加新的功能或進(jìn)行修復(fù)

修補(bǔ)損傷的部件

對(duì)高價(jià)值金屬組件進(jìn)行損傷修補(bǔ)是最大限度地提高其使用壽命、降低設(shè)備運(yùn)行成本并有助于維持其常備就緒的一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。采用在磨損或損壞的區(qū)域局部添加材料的修復(fù)方法使得您能夠通過(guò)特殊的工藝參數(shù)控制而獲得出色的材料性能。 LENS部件修補(bǔ)工藝是具有高度針對(duì)性、精確地以盡量小的受熱區(qū)域?qū)⑻砑拥牟牧先廴诜胖玫侥p或損壞的位置， 使其能夠修復(fù)那些燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中常見(jiàn)的最敏感的薄壁組件。經(jīng)LENS增材修補(bǔ)的組件材料機(jī)械性能通常是等同于甚至優(yōu)于鍛造的材料。 LENS系統(tǒng)可在現(xiàn)有組件上進(jìn)行增材修補(bǔ)的能力使它成為在設(shè)備維修和組件損傷修補(bǔ)中非常重要的有效工具。

為了能夠修補(bǔ)國(guó)防和航空航天組件，  LENS打印制作工藝是經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格流程參數(shù)優(yōu)化的。 目前它正在世界各地的檢修服務(wù)設(shè)施中被廣泛用于金屬部件維修和組件損傷修補(bǔ)。

快速產(chǎn)品原型的打印制作

金屬產(chǎn)品原型組件可以用 LENS打印機(jī)直接從計(jì)算機(jī)上的CAD 模型快速地制作出來(lái)。 LENS打印機(jī)可以制作很大尺度的金屬部件，而且它的打印速度通常能比其他的金屬增材制造方法快 10倍以上。 新的設(shè)計(jì)概念可以通過(guò)CAD 原型模型的修改調(diào)整而得到快速評(píng)估， 以縮短從研發(fā)設(shè)計(jì)到首批產(chǎn)品生產(chǎn)的時(shí)間。

金屬材料的研發(fā)

△使用LENS打印制造金屬成分漸變的材料結(jié)構(gòu) (由波蘭軍事大學(xué)提供)

LENS打印系統(tǒng)可使材料研究人員迅速地試制出具有卓越性能的新穎金屬材料。如果使用傳統(tǒng)的金屬處理設(shè)備，研究人員通常需要耗費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行材料研發(fā)， 因?yàn)樗麄冎荒軐?duì)每一種材料樣本進(jìn)行單一材料的化學(xué)評(píng)估。使用LENS打印系統(tǒng)， 研究人員可以將多種金屬材料以成分漸變的形式結(jié)合為單一樣本， 于是能夠用一種樣本就測(cè)量出冷卻率、材料成分比例與微組織結(jié)構(gòu)、機(jī)械性能的相關(guān)關(guān)系。LENS金屬3D打印機(jī)，可以上南極熊推出的“全球3D打印產(chǎn)品庫(kù)”小程序?qū)ふ摇?

混合式加工制造

混合式金屬加工制造方法為工業(yè)制造商們提供了巨大工藝流程改進(jìn)的前景。

混合式加工制造方法這一術(shù)語(yǔ)是用來(lái)描述結(jié)合金屬增材制造(AM)技術(shù)和傳統(tǒng)的切削技術(shù)， 從而使每一道工序能夠在同一臺(tái)機(jī)器上對(duì)同一部件進(jìn)行加工。這種混合式加工制造方法可以降低采用金屬增材制造新技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)與成本， 并為工業(yè)制造商們提供了一種更務(wù)實(shí)的、漸進(jìn)的工藝流程改進(jìn)途徑。

Optomec 已經(jīng)將其金屬增材制造技術(shù)設(shè)計(jì)成模塊化的LENS打印裝置，可與其他金屬加工制造的工作平臺(tái)(如數(shù)控銑床、機(jī)床、機(jī)器人或特制構(gòu)架)組成混合式的生產(chǎn)加工系統(tǒng)。例如， 當(dāng)LENS打印裝置被融入集成到 CNC 立式銑床后，就可以在一臺(tái)機(jī)器構(gòu)架上對(duì)同一金屬部件進(jìn)行局部堆積材料和切削之類的增材、減材加工制造或修復(fù)。并且，這些產(chǎn)品已經(jīng)和其他LENS金屬3D打印機(jī)一起，被收錄進(jìn)入微~信小程序“全球3D打印產(chǎn)品庫(kù)”。

使用混合式加工制造方法可以降低采用增材打印技術(shù)的成本和培訓(xùn)障礙。LENS增材打印打印裝置可以被集成融入到現(xiàn)有的切削機(jī)床自動(dòng)化平臺(tái)上，提供了一種具有低成本起點(diǎn)的3D 打印金屬的功能。 此外， 混合式的加工制造機(jī)器可以將增材和切削的工序控制集成到同一用戶界面， 易于您的機(jī)械師利用熟悉的界面系統(tǒng)進(jìn)行培訓(xùn)學(xué)習(xí)和加工操作。

Optomec的與眾不同之處

二十多年來(lái)， Optomec一直采取著一種循序漸進(jìn)的方式幫助客戶有效地利用增材打印制造技術(shù)的優(yōu)越性來(lái)實(shí)現(xiàn)其生產(chǎn)業(yè)務(wù)的最大盈利。對(duì)Optomec來(lái)說(shuō)， 使用增材打印制造技術(shù)的目的就是要為各種部件及其生產(chǎn)過(guò)程添加的價(jià)值。使用 Optomec的3D打印設(shè)備， 您既可以打印制造完整的三維部件， 也能夠在傳統(tǒng)方法制造的兩維或三維部件上增材打印(print-on)所需的附加功能。 這種微妙且重要的差異使得 Optomec 增材打印制造技術(shù)能夠與現(xiàn)有的傳統(tǒng)的制造方法共存合作， 提供更多的價(jià)值。Optomec 還提供開放式的3D 打印系統(tǒng)架構(gòu)， 以便于融入集成到其它生產(chǎn)工藝的平臺(tái)中。 Optomec 不希望將其客戶捆綁在單一的材料供應(yīng)商上?？蛻敉ǔ？梢灾苯訌亩鄠€(gè)供應(yīng)商購(gòu)買材料， 從而降低成本， 建立更安全可靠的產(chǎn)品材料供應(yīng)鏈。 Optomec 提供的業(yè)界證明了的模塊化3D 打印技術(shù)可以很容易地集成到各種工廠里的自動(dòng)化系統(tǒng)、機(jī)器人、數(shù)控平臺(tái)等，從而降低其設(shè)備安裝成本和風(fēng)險(xiǎn)。

可用于3D打印的各種材料

在增材打印制造技術(shù)背后的材料科學(xué)其實(shí)是使得這一工藝過(guò)程在制造業(yè)產(chǎn)生如此革命性地轉(zhuǎn)變的一個(gè)關(guān)鍵因素。Optomec提供的增材制造技術(shù)能夠打印多種功能性材料， 包括結(jié)構(gòu)性和導(dǎo)電的金屬、陶瓷、導(dǎo)電粘合劑、電介質(zhì)、半導(dǎo)體、生物和許多其它用于制造航空航天、醫(yī)療和消費(fèi)類電子產(chǎn)品的材料。 這種獨(dú)特的3D打印技術(shù)還能把功能材料有選擇性地僅打印到所需的位置， 以增添結(jié)構(gòu)的所需性能或提高最終產(chǎn)品的功能。其3D打印過(guò)程是可以精密控制的，以制作出所需的機(jī)械或電氣的材料功能特性。它甚至還可以把不同的材料在打印過(guò)程中混合起來(lái)制造新的合金或組分漸變結(jié)構(gòu)， 改進(jìn)產(chǎn)品的材料性能。