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粉末床熔融

 

该工艺的原理是:将薄层铺设的粉末床进行局部选择性熔化。能量通常由激光束或电子束提供。只有属于部件的区域才会固化;周围的粉末保持松散状态,并作为支撑材料。

固化后,会铺设新的粉末层。该循环不断重复,直至三维部件完全构建完成。几何形状直接源自数字3D模型(CAD数据,已分解为各层)。

粉末床熔融技术主要应用于金属和塑料。典型的金属材料包括铝、钢、钛及镍基合金;塑料方面则常使用聚酰胺。

粉末床本身是决定质量的关键因素。颗粒大小、颗粒形状、颗粒粒度分布以及流动性共同决定了层面的质量。只有分布均匀、质地均匀的粉末床才能确保部件性能的可重复性。

构建空间内的氧气浓度也至关重要。金属粉末在高温下会与氧气发生剧烈反应。因此,粉末床熔融通常在保护气体氛围下或在惰化处理腔中进行。

部件的密度和强度在很大程度上取决于局部能量输入。一个简化的参数是体积比能量

Ev = P/(v⋅h⋅t)

  • P 是光束功率
  • V 是扫描速度
  • H 是轨迹间距
  • T 是层厚。

粉末床熔融技术对粉末制备提出了很高要求。粉末必须干燥、均匀、流动性好且具有可重复性。老化、结块和氧化会降低工艺稳定性并影响部件质量。

因此,粉末制备、粉末润湿、干燥和惰化与粉末床熔融工艺密切相关。它们直接影响可达到的部件质量以及该工艺的经济性。