金属3D打印技术及其专用粉末的研究进展(2)

时间：2017-02-11 22:19 来源：南极熊作者：中国3D打印网阅读：次

2.1 激光工程化净成形技术( LENS)
LENS是一种新的快速成形技术，它由美国Sandia国家实验室首先提出。其特点是: 直接制造形状结构复杂的金属功能零件或模具；可加工的金属或合金材料范围广泛并能实现异质材料零件的制造；可方便加工熔点高、难加工的材料。

LENS是在激光熔覆技术的基础上发展起来的一种金属零件3D打印技术。采用中、大功率激光熔化同步供给的金属粉末，按照预设轨迹逐层沉积在基板上，最终形成金属零件。1999年，LENS工艺获得了美国工业界中“最富创造力的25项技术”之一的称号。国外研究人员研究了LENS工艺制备奥氏体不锈钢试件的硬度分布，结果表明随着加工层数的增加，试件的维氏硬度降低。
国外研究人员应用LENS工艺制备了载重植入体的多孔和功能梯度结构，采用的材料为Ni、Ti等与人体具有良好相容性的合金，制备的植入体的孔隙率最高能达到70%，使用寿命达到7-12年。 Krishna等人采用Ti-6Al-4V和Co-Cr-Mo合金制备了多孔生物植入体，并研究了植入体的力学性能，发现孔隙率为10%时，杨氏模量达到90 GPa，当孔隙率为70%时，杨氏模量急剧降到2 GPa，这样就可以通过改变孔隙率，使植入体的力学性能与生物体适配。 Zhang等制备了网状的 Fe 基（Fe-B-Cr-C-Mn-Mo-W-Zr）金属玻璃（MG）组件，研究发现MG的显微硬度达到9.52 GPa。Li通过LENS工艺修复定向凝固高温合金GTD-111。国内的薛春芳等采用LENS工艺，获得微观组织、显微硬度和机械性能良好的网状的Co基高温合金薄壁零件。费群星等采用LENS工艺成型了无变形的Ni-Cu-Sn合金样品。

在LENS系统中，同轴送粉器包括送粉器、送粉头和保护气路3部分。送粉器包括粉末料箱和粉末定量送给机构，粉末的流量由步进电机的转速决定。为使金属粉末在自重作用下增加流动性，将送粉器架设在2. 5 m的高度上。从送粉器流出的金属粉末经粉末分割器平均分成4份并通过软管流入粉头，金属粉末从粉头的喷嘴喷射到激光焦点的位置完成熔化堆积过程。全部粉末路径由保护气体推动，保护气体将金属粉末与空气隔离，从而避免金属粉末氧化。LENS 系统同轴送粉器结构示意图见图1。目前，快速原型技术已经逐步趋于成熟，发达国家也将激光工程化净成形技术作为研究的重点，并取得了一些实质性成果。在实际应用中，可以利用该技术制作出功能复合型材料，可以修复高附加值的钛合金叶片，也可以运用到直升机、客机、导弹的制作中。另外，还能将该技术运用于生物植入领域，采用与人体具有相容性的Ni、Ti材质制备植入体，有效提升了空隙率，延长了植入体的使用时长。

(责任编辑：admin)

上一篇：空客电动摩托车的奥秘：拓扑优化和3D打印
下一篇：可爱雪3D打印冰淇淋异军突起颠覆市场

\|3D打印新闻\|	\|3D打印报价\|	\|3D打印程序\|	\|3D打印材料\|	\| 3D打印机 \|	\|3D打印创业\|	\|3D建模教程\|
\|3D打印资讯\|	\|3D扫描仪\|	\|3D打印方案\|	\|3D打印测评\|	\|3D打印服务\|	\|3D打印模型\|	\|3D打印百科\|