金屬3D打印所使用的熱源中激光和電子束的對比分析

dy1993   2017-11-27 15:10:39

在常規(guī)的的金屬3D打印熱源中,強(qiáng)激光,等離子,電子束,占據(jù)了大多數(shù)打印機(jī)設(shè)計,前兩種熱源,功率低,簡單安全,容易控制,但是由于激光自身能量密度低,導(dǎo)致在燒結(jié)沉積耐高溫金屬時,往往燒結(jié)不致密,內(nèi)部空泡過多,金屬粉表面還會折射與反射激光,導(dǎo)致吸收率進(jìn)一步下降,會導(dǎo)致整體強(qiáng)度不足,無法直接制造高強(qiáng)度機(jī)械零件并使用 ,而等離子體聚合不細(xì),無法像電子束一樣被收縮環(huán)控制光斑直徑,雖然等離子溫度足夠融化耐高溫金屬材料,但是光斑點無法向激光那么精細(xì),導(dǎo)致打印物品表面粗糙度極大,即使使用CNC進(jìn)行車銑,也難以處理表面問題。

電子束由電子束噴槍直接發(fā)射,在以收縮環(huán)進(jìn)行收縮,并控制偏轉(zhuǎn)方向,由于電子束不同于光子,具有初始質(zhì)量,所以動能極大,在能量密度上電子束高于激光近一倍,且不會被金屬顆粒折射反射,能量吸收率可達(dá)百分之60以上,可以直接以致密金屬燒結(jié)成型,是目前激光無法比擬的,而在熱源持續(xù)性上,電子束也要優(yōu)于激光,由于激光器的能量轉(zhuǎn)換過低, 100W的激光斑點溫度僅600度左右,如果想達(dá)到1400-1800度金屬燒結(jié)的溫度,激光器功率則要超過1000W,在長時間使用時,激光器會產(chǎn)生高熱,對激光器透鏡片,電極等損害極大,且激光器散熱系統(tǒng)龐大,多是采用液態(tài)制冷維護(hù)與制備,極其不便,在持續(xù)使用時,容易引發(fā)功率過載導(dǎo)致燒結(jié)能量降低,燒結(jié)強(qiáng)物品度減小,而電子束噴槍在真空環(huán)境下加載千伏高壓電后會直接射出高速的電子束射流,溫度極高,依靠收縮環(huán)收縮光斑直徑,并用改變噴射方向,由于不受冷卻系統(tǒng)的束縛,電子束能量可持續(xù)保持,持續(xù)燒灼金屬進(jìn)行沉積,持續(xù)性好。

在打印速度上電子束可以以高功率持續(xù)進(jìn)行沉積快速燒結(jié),無需等待推粉板進(jìn)行推粉,撲粉,打印速度持續(xù)上升,如果結(jié)合五軸加工中心,可以在五個維度進(jìn)行打印,減少切片軟件的影響,而激光燒結(jié)打印機(jī)多數(shù)是三軸,在形成方位上,明顯不足。


0

2758 0

發(fā)表評論

登陸后參與評論