Bei der additiven Laserfertigung handelt es sich um ein Fertigungsverfahren, bei dem ein Laser als Wärmequelle eingesetzt wird und der hochenergetische Fokussierungseffekt des Lasers zum schnellen Schmelzen von Metallpulver genutzt wird.
Aufgrund der hohen Energiedichte des Lasers können auch schwer zu bearbeitende Metalle wie Titanlegierungen und Hochtemperaturlegierungen, die in der Luft- und Raumfahrt verwendet werden, hergestellt werden. Die Technologie der additiven Fertigung mit dem Laser hat auch den Vorteil, dass sie nicht durch die Struktur der Teile begrenzt ist, so dass sie für die Bearbeitung und Herstellung komplexer Strukturen, schwieriger Bearbeitungen und dünnwandiger Teile eingesetzt werden kann.
Gegenwärtig wird die Technologie der additiven Laserfertigung auf Materialien wie Titanlegierungen, Hochtemperaturlegierungen, Eisenbasislegierungen, Aluminiumlegierungen, feuerfeste Legierungen, amorphe Legierungen, Keramik und Gradientenwerkstoffe usw. angewandt. Es bietet erhebliche Vorteile bei der Herstellung komplexer Hochleistungskomponenten in der Luft- und Raumfahrt und poröser komplexer Strukturen im Bereich der Bioproduktion.
Die Technologie der additiven Fertigung mit dem Laser als Wärmequelle unterteilt sich im Wesentlichen in das Laserauftragsverfahren, das auf der Zuführung von Pulver basiert, und das Laserschmelzverfahren mit ausgewählter Fläche, das auf der Verteilung des Pulvers beruht.
Aufgrund der unterschiedlichen Bezeichnungen der Geräte wird die auf Pulverzufuhr basierende Laserschmelzbeschichtungstechnologie auch als "Directed Energy Deposition" (DED), "Laser Solid Forming" (LSF), "Direct Metal Deposition" (DMD), "Laser Melting Deposition" (LMD) usw. bezeichnet. Unabhängig von der Bezeichnung, ist das Prinzip, um das Grundprinzip des Rapid Prototyping, mit Metallpulver als Rohstoff, mit einem High-Energy-Laser als Energiequelle, in Übereinstimmung mit den vorgegebenen Verarbeitungspfad, die Synchronisation des Metallpulvers gegeben, um die Schicht für Schicht Schmelzen, schnelle Erstarrung und Schicht für Schicht Abscheidung, so dass die direkte Herstellung von Metallteilen zu erreichen.
In der Regel besteht die Plattform des Laser-Metallbearbeitungssystems aus einem Laser, einem CNC-Tisch, einer Pulverzufuhrdüse, einem hochpräzise einstellbaren Pulverförderer und anderen Hilfsgeräten, wie in der Abbildung unten dargestellt. Die Laser, die für den Prozess der Mustervorbereitung zur Verfügung stehen, werden hauptsächlich in Halbleiter-Dauerlaser, Faser-Dauerlaser, CO2-Dauerlaser und gepulste YAG:Nd-Laser unterteilt, je nach Strahlmuster. Nach der Anordnung der Düsen wird hauptsächlich in koaxiale Pulverzufuhrdüsen und seitliche Pulverzufuhrdüsen unterschieden.
Bei der Technologie des selektiven Laserschmelzens wird ein heller Laser verwendet, um Metallpulver ohne Bindemittel direkt zu schmelzen. Die 3D-Modelle werden direkt zu komplexen Strukturteilen geformt, deren Leistung mit der von Schmiedeteilen vergleichbar ist, und die Teile müssen nur noch oberflächenbehandelt werden, um verwendet zu werden. Zu den wichtigsten additiven Lasertechnologien gehören das selektive Laserschmelzen (SLM), das Pulverbettverfahren usw.
Das Grundprinzip des Laserzonenschmelzens besteht darin, dass der Laserstrahl nach einem vorgeplanten Pfad gescannt wird, um das zuvor eingelegte Metallpulver zu schmelzen; nach Abschluss einer Scanebene fällt die Arbeitskammer eine Schicht in die Höhe und die Pulverschicht legt eine weitere Pulverschicht ein, und so weiter, Schicht für Schicht, bis die gewünschten Metallteile hergestellt sind, der gesamte Prozess findet in einer Vakuumumgebung statt, wodurch der Einfluss schädlicher Verunreinigungen in der Luft wirksam vermieden werden kann.
Das selektive Laserschmelzen kann direkt in Endprodukte aus Metall umgewandelt werden, wodurch der Zwischenschritt entfällt. Die vorbereiteten Teile haben eine hohe Maßgenauigkeit und eine gute Oberflächenrauhigkeit (Ra 10~30μm), die für verschiedene komplexe Formen von Werkstücken geeignet ist, insbesondere für komplexe Werkstücke mit komplexen inneren Strukturen. Es kann nicht durch traditionelle Methoden hergestellt werden; geeignet für Einzel- und Kleinserien komplexe strukturelle Teile ohne Form, schnelle Die Maschine ist geeignet für Einzel- und Kleinserien komplexe strukturelle Teile ohne Form und schnelle Reaktion Fertigung.
