如何提高大尺寸激光選區熔化設備穩定性

作者：鐳明激光

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時間：2022-09-23

現如今，金屬增材制造技術尤其是主流的激光選區熔化技術（SLM）已廣泛應用于航空航天、高端裝備、船舶、能源、汽車、模具等高端制造領域。隨著各行各業對SLM加工零件技術的逐步認可，對于大幅面、高縱深等SLM增材制造應用需求越來越多。為了滿足大尺寸零件的加工需求，鐳明激光近些年來陸續研發并量產了諸多系列設備，包括LiM-X400H、LiM-X650系列、LiM-X650H、LiM-X800以及后續更大尺寸設備。

LiM-X650H 成形尺寸：650mm×650mm×1680mm

一臺設備無論其如何先進，功能如何全面，精度如何高級，如果故障頻繁可靠程度差，不能在規定的時間內穩定地工作，那么它的使用價值就不高，經濟效果就不佳。因此，SLM設備在實現大尺寸、高效率加工的同時，如何保障設備長周期的穩定與可靠，是用戶十分關注的地方，也是鐳明激光作為產品提供方的首要職責。

對于SLM技術而言，大設備的研發不是簡單的幾何維度的拉長加寬，其涉及到多光束協同制造，機械結構的高精密可靠運行，送粉、鋪粉、回收粉末的自動化控制，均勻風場與環境穩定性控制以及長周期連續生產保障等諸多難點問題。那么鐳明激光是如何解決這些難點問題的呢？下面就由小鐳為大家詳細介紹。

關于光學部分的精度與穩定

鐳明激光使用國際知名品牌IPG、Scanlab、Sill等光學組件，實現光學系統的低損耗、高精度與高穩定性。同時搭建專有光學測試平臺，實現設備的4激光、6激光、8激光、10激光及以上光學模組的長時間連續運行測試。最終實現了光學搭接區域質量性能優異，力學性能不低于單激光區域平均值的95%，全幅面力學性能一致性差異不超過5%。

激光選區熔化設備

關于機械結構的精密與穩定

設備成形軸采用高精度的THK導軌配合光柵尺使定位精度達到0.005mm，成形精度控制在±0.1mm以內。對于高縱深設備，成形軸結構還采用我司自主研發的專利—龍門雙驅結構，不僅保證了運行的高精度、高可靠性，還實現了降低設備整體高度，減少設備運營成本等諸多效果。在設備成形缸的連接處，均采用“零點定位卡盤"進行Z軸傳動與活塞分離,實現了缸體的快捷取出與精準復位，從而實現了多工位、多種方式靈活取件。

激光選區熔化設備

關于粉末自動化與密封控制

對于大尺寸成形設備，配置了全自動粉路循環系統,實現了金屬粉末添加、篩分、回收、烘干、送粉等全密閉自動化操作,采用密相粉末輸送技術，輸送效率均達到10L/min以上。采用閥式定量落粉結構，雙層毛氈密封結構，獨立粉末清理設備等方式，多方式并舉，綜合有效的提高粉末利用效率。

關于風場與環境穩定措施

針對每款不同設備的實際工況，搭建風場測試工裝，進行仿真模擬計算，實現了風場環境的優化，并經過長期的打印驗證，反復測試大幅面風場的均勻性和穩定性，實現了打印質量的一致性。對用更大幅面設備，通過控制風向的底層氣流與建立風幕的上層氣流，有效解決風場不均等問題。

3d打印設備

關于設備的長周期穩定運行

設備配備了永久過濾器，濾芯壽命超過50000小時，無需更換濾芯，保證了打印過程的持續穩定。艙室壓力穩定控制模塊與惰性氣體置換模塊，可使設備長期維持在100ppm氧含量及穩定壓力內。此外，配有的粉床監控模塊，利用高清攝像頭，實現對每層鋪粉質量和燒結質量的監控，對異常鋪粉進行自動補粉等各項措施均保證了設備的長期穩定運行。