Лазерный синтез

Твердофазный лазерный синтез обеспечивает высокую точность изготовления изделий за счет использования мелкодисперсного порошка, отсутствия полимерных связующих веществ и спекания частиц порошка без перехода метала в жидкую фазу и связанных с ним усадок. Построение осуществляется послойно по данным 3D CAD модели. Толщина слоя (20-50 мкм) зависит от крупности частиц используемого порошка, требований к точности и механическим характеристикам изделия и задается оператором при настройке установки лазерного синтеза.

Отсутствие усадок и точность изготовления также достигаются за счет использования, при необходимости, разогретой печи, которая сообщает материалу дополнительную энергию для спекания частиц порошка. Поскольку и бункер с расходным материалом, и рабочая зона с деталью нагреваются до одинаковой температуры, устраняются температурные градиенты и коробление строящегося изделия.

Основными областями применения лазерного синтеза являются быстрое изготовление оснастки и быстрое изготовление металлических деталей. Можно строить вкладыши в формы для инжекционного литья, литья под давлением и т.д. Что касается «быстрого производства», то здесь основная идея использования лазерного синтеза заключается в выращивании деталей для функциональных испытаний или в качестве опытных образцов на этапе разработки изделия.

Технология лазерного синтеза не имеет ограничений, неизбежных для традиционной металлообработки, особенно если речь идет об изделиях с глубокими подрезами или отверстиями.

Изготовление вставок в формы для инжекционного литья пластмасс уже стало традиционной областью применения лазерного синтеза, особенно когда речь идет об оснастке для опытных партий изделий или для мелкосерийного производства. Как правило, опытная партия пластмассовых отливок может быть готова в течение 1-3 недель после создания 3D CAD модели. Важнейшим достоинством послойного построения является возможность создания охлаждающих каналов и их оптимальное размещение в форме. Конформные охлаждающие каналы, расположенные в критических участках формы, повышают срок ее службы, улучшают теплоотвод, ускоряют охлаждение формы, повышая производительность, и позволяют получать отливки высокого качества.

Другой потенциальной областью применения лазерного синтеза металлов является изготовление функциональных прототипов деталей, обычно изготавливаемых методами порошковой металлургии. Этому способствуют высокая точность процесса (±50 мкм) и разрешение (толщина слоя 2050 мкм). Применение лазерного синтеза для прямого изготовления функциональных прототипов оправдано с экономической точки зрения:

· Не нужна металлическая оснастка; функциональные металлические изделия строятся по 3D CAD файлу;

· Высокая скорость изготовления (1-3 дня);

· Не нужно генерировать траектории инструмента;

· По механическим характеристикам построенные детали сравнимы с изготавливаемыми традиционными способами;

· Высокая точность.

Таким образом, можно сказать, что лазерный синтез металлов может применяться для изготовления:

· Прототипов изделий, обычно изготавливаемых методами порошковой металлургии;

· Прототипов изделий, изготавливаемых литьем под давлением;

· Прототипов изделий сложной формы (которые трудно изготовить другими способами).

Внедрение этой технологии позволяет резко сократить затраты на подготовку производства и сроки выпуска изделий. Ее сочетание с методами быстрого прототипирования должно стать главной стратегической линией развития передовых предприятий и всей промышленности в целом.