增材制造3D打印優(yōu)化激光掃描策略

增材制造3D打印通過(guò)優(yōu)化激光掃描策略，由線性掃描改為棋盤式掃描，降低熱應(yīng)力，解決因應(yīng)力變形造成基板撕裂問(wèn)題。

金屬3D打印中，激光掃描線是零件成型的最小構(gòu)成元素，為了減少應(yīng)力集中，把長(zhǎng)掃描線分割后以搭接形式形成各種形狀區(qū)域，再分別以不同的先后次序掃描這些區(qū)域，即形成不同的掃描策略。金屬零件成型過(guò)程中搭接過(guò)多將直接導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)熱應(yīng)力集中，或造成零件變形量過(guò)大，或?qū)е铝慵a(chǎn)生裂紋，與此同時(shí)，局部熱輸入過(guò)大，零件內(nèi)部缺陷增多，造成零件力學(xué)性能的下降。

針對(duì)此種情況，公司優(yōu)化掃描策略，采用棋盤式掃描，該掃描策略是基于棋盤格局，把一個(gè)整體分為若干個(gè)棋盤格，成形過(guò)程中以優(yōu)化的順序跳躍掃描這些棋盤格，打印效率可提升20%。

該種掃描策略適用于具有大橫截面的零部件，將大橫截面劃分為若干的小棋盤格，設(shè)定優(yōu)化的掃描路徑，從而可減小打印中產(chǎn)生的熱應(yīng)力集中，減少零件內(nèi)部產(chǎn)生裂紋及缺陷，也可降低零件發(fā)生翹曲的可能，降低了打印過(guò)程中變形的風(fēng)險(xiǎn)，產(chǎn)品合格率提升30%，為后續(xù)業(yè)務(wù)開拓奠定基礎(chǔ)。

攻克了鈦合金長(zhǎng)條實(shí)體零件打印難題

4月份，敬業(yè)增材與某客戶合作鈦合金零件打印項(xiàng)目，攻克了鈦合金長(zhǎng)條實(shí)體零件打印難題。

此次需打印的鈦合金零件為長(zhǎng)條實(shí)體形狀，鈦合金粉末在成形過(guò)程中內(nèi)應(yīng)力極大，輕則零件變形起翹、支撐開裂，重則撕裂基板、損壞刮刀。此次打印的難題在于成形過(guò)程中“內(nèi)應(yīng)力控制及零件變形開裂預(yù)防”、“內(nèi)部質(zhì)量保障及力學(xué)性能控制”。

第一次打印出的零件出現(xiàn)了支撐和實(shí)體均開裂的問(wèn)題。針對(duì)此情況，技術(shù)人員進(jìn)行了固定參數(shù)的分組實(shí)驗(yàn)，得到了在激光功率都是320W的前提下，使用條帶掃面方式的內(nèi)部殘余應(yīng)力為40%-50%，所以在打印的過(guò)程中零件在內(nèi)應(yīng)力的作用容易損壞，下一組實(shí)驗(yàn)為激光功率都是320W的前提下，使用棋盤掃面方式，得到的殘余應(yīng)力為15%-25%，所以掃描的方式要大大優(yōu)于條帶掃描方式，在后續(xù)打印中為了保證零件性能的情況下采用棋盤式燒結(jié)策略，會(huì)使打印件的內(nèi)部殘余應(yīng)力減小，大幅度降低內(nèi)應(yīng)力；提高基板的加熱溫度；優(yōu)化單層打印厚度、支撐等措施，最終完成了零件的打印且零件與支撐均無(wú)起翹開裂現(xiàn)象，滿足客戶使用性能要求。

3D打印技術(shù)制造的鈦合金零部件，強(qiáng)度非常高，尺寸精確，其機(jī)械性能優(yōu)于鍛造工藝。鈦合金因其良好的生物相容性及優(yōu)異的機(jī)械性能，最主要的應(yīng)用為生物醫(yī)用材料、航空航天、精密儀器等。此次敬業(yè)增材攻克鈦合金長(zhǎng)條零件打印難題，積累了豐富打印經(jīng)驗(yàn)，將為敬業(yè)增材做大做強(qiáng)再添助力，提高其高端應(yīng)用以及高附加值。

增材制造攻克鋁合金薄壁件技術(shù)

增材制造與沈陽(yáng)客戶合作鋁合金薄壁航空件項(xiàng)目，由于該件最薄處僅為0.48mm，在前兩次打印完之后存在變形，最大變形處達(dá)0.5mm，難以滿足客戶的使用要求。

由于薄壁零件具有重量輕、節(jié)約材料、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)，但零件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)趨于復(fù)雜薄壁型。鋁合金薄壁結(jié)構(gòu)件的加工變形預(yù)測(cè)的理論分析與加工變形控制技術(shù)研究難點(diǎn)。針對(duì)此情況技術(shù)人員和領(lǐng)導(dǎo)主管制定兩個(gè)打印方案，第一個(gè)是在最薄處外側(cè)加0.3mm余量，打印完成后通過(guò)外委機(jī)加去余量達(dá)到圖紙要求，第二個(gè)是在外側(cè)都加上網(wǎng)格支撐，和樹形支撐來(lái)增強(qiáng)該件最薄處改善其變形量，從多方面綜合考慮，盡量將多種因素的影響縮小到最低限度，以保證鋁合金薄壁件的高精度，最終采取了第二個(gè)打印方案，在打印完成后，支撐去完，表面打光，最后經(jīng)過(guò)三維掃描得到的數(shù)據(jù)與原數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比相差+-0.1mm，完全滿足了客戶的使用要求。

基于鋁合金材質(zhì)特性原因，薄壁件使用機(jī)加工的方式無(wú)法成型，故薄壁件在近些年使用增材制造的方式加工非常有優(yōu)勢(shì)，此次增材制造針對(duì)薄壁鋁合金件技術(shù)的攻克成功，將會(huì)為以后打印此類工件奠定基礎(chǔ)，拓展業(yè)務(wù)板塊，樹立行業(yè)地位。

挑戰(zhàn)極限 成功打印大尺寸薄壁件

6月份，敬業(yè)增材與北京某研究所合作一批高溫合金零件，該批零件的特點(diǎn)是尺寸大，壁厚薄，零件最大尺寸達(dá)到了390mm*365mm*325mm，最薄處僅為1.5mm，可以說(shuō)打印難度非常大。大型復(fù)雜薄壁零件的打印對(duì)各種加工工藝來(lái)講都極具挑戰(zhàn)性，應(yīng)力、變形、冶金缺陷是困擾復(fù)雜薄壁零件制造的主要因素，且該批零件是用于重要的科研項(xiàng)目上，交貨期時(shí)間非常緊，要想在短時(shí)間內(nèi)打印完成如此高難度的零件還是有一定困難的，在打印腹鰭這個(gè)零件時(shí)，考慮到該件的壁薄，在打印過(guò)程中容易出現(xiàn)變形，故對(duì)此進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)性打印，結(jié)果跟預(yù)想的一樣，在打印到50mm處零件就出現(xiàn)了變形。針對(duì)此問(wèn)題我公司技術(shù)人員進(jìn)行了討論，如何才能保證打印成功，零件即不能變形，還容易去除支撐，最終定的方案是在建模軟件中對(duì)其進(jìn)行加固，在零件周圍添加薄壁肋，使其在打印的過(guò)程中既能固定該件不產(chǎn)生變形，又能便于后期處理，按照此方案打印一次成功。

敬業(yè)增材突破大尺寸瓶頸、大面積薄壁零件SLM成形工藝等眾多技術(shù)難題，成功完成零件打印，獲得客戶好評(píng)，且是目前敬業(yè)增材打印最大的高溫合金零件。?

敬業(yè)集團(tuán)子公司敬業(yè)增材建立從增材制造原材料（金屬粉末）生產(chǎn)，到激光熔覆修復(fù)、3D打印產(chǎn)品、粉末工模具鋼生產(chǎn)多條智能制造生產(chǎn)線，是一家集專業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)、銷售高端氣霧化金屬粉末、激光再制造、3D打印服務(wù)于一體的全流程增材制造公司，歡迎大家前來(lái)洽談！

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