《激光快速成形技術(shù)》課件

《激光快速成形技術(shù)》PPT課件目錄激光快速成形技術(shù)概述激光快速成形技術(shù)的基本原理激光快速成形技術(shù)的工藝流程激光快速成形技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題激光快速成形技術(shù)的應(yīng)用案例激光快速成形技術(shù)的未來(lái)發(fā)展與挑戰(zhàn)激光快速成形技術(shù)概述01高精度通過(guò)精確控制激光束和材料沉積，可以實(shí)現(xiàn)高精度的復(fù)雜形狀制造。定義激光快速成形技術(shù)是一種基于激光的高效、高精度、高柔性的數(shù)字化制造技術(shù)，通過(guò)逐層堆積材料來(lái)構(gòu)建三維實(shí)體。快速性相較于傳統(tǒng)加工方法，激光快速成形技術(shù)可以大幅縮短制造周期。靈活性可制造復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)，并可根據(jù)需求進(jìn)行個(gè)性化定制。材料多樣性適用于多種材料，如金屬、塑料、陶瓷等。定義與特點(diǎn)航空航天制造高性能、輕量化的航空航天零部件。醫(yī)療器械制造個(gè)性化、高精度的醫(yī)療器械。汽車(chē)制造制造復(fù)雜、高強(qiáng)度的汽車(chē)零部件，提高生產(chǎn)效率。文化創(chuàng)意制造復(fù)雜、精細(xì)的工藝品和模型。激光快速成形技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域起源20世紀(jì)80年代，隨著激光技術(shù)的快速發(fā)展，人們開(kāi)始探索將其應(yīng)用于制造領(lǐng)域。技術(shù)突破90年代初，研究人員成功利用激光將金屬粉末熔化并逐層堆積成三維實(shí)體，標(biāo)志著激光快速成形技術(shù)的誕生。技術(shù)發(fā)展隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，激光快速成形技術(shù)的精度、效率和材料適用性得到不斷提高。應(yīng)用拓展近年來(lái)，激光快速成形技術(shù)在航空航天、汽車(chē)制造、醫(yī)療器械等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，成為數(shù)字化制造領(lǐng)域的重要分支。激光快速成形技術(shù)的發(fā)展歷程激光快速成形技術(shù)的基本原理02激光與物質(zhì)相互作用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生光熱效應(yīng)、光化學(xué)效應(yīng)、壓強(qiáng)效應(yīng)和電磁效應(yīng)等。01激光與物質(zhì)的相互作用光熱效應(yīng)是指激光能量被物質(zhì)吸收后轉(zhuǎn)化為熱能，引起物質(zhì)溫度升高。02光化學(xué)效應(yīng)是指激光能量被物質(zhì)吸收后激發(fā)電子，引起化學(xué)反應(yīng)。03壓強(qiáng)效應(yīng)是指激光能量被物質(zhì)吸收后產(chǎn)生高能密度，引起爆炸或沖擊波。04電磁效應(yīng)是指激光能量被物質(zhì)吸收后產(chǎn)生電磁場(chǎng)，引起物質(zhì)極化或電導(dǎo)率變化。0501激光選區(qū)熔化是一種基于高能激光束將金屬粉末熔化成形的制造方法。02在該原理下，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制激光束的路徑和掃描速度，逐層熔化金屬粉末并快速冷卻凝固，最終形成三維零件。03激光選區(qū)熔化具有高精度、高速度和高靈活性的特點(diǎn)，適用于復(fù)雜金屬零件的快速制造。激光選區(qū)熔化原理激光直接能量沉積是一種基于高能激光束將金屬粉末熔化并直接沉積成形的制造方法。在該原理下，金屬粉末通過(guò)送粉器送至激光束焦點(diǎn)處，受到高能激光束的照射而迅速熔化，并隨著激光束的移動(dòng)而逐層沉積，最終形成三維零件。激光直接能量沉積具有高效率、高強(qiáng)度和低成本的優(yōu)點(diǎn)，適用于大型金屬零件的快速制造。激光直接能量沉積原理激光快速成形技術(shù)的工藝流程0301數(shù)據(jù)來(lái)源獲取并整理需要進(jìn)行激光快速成形的數(shù)據(jù)，包括CAD模型、圖像、測(cè)量數(shù)據(jù)等。02數(shù)據(jù)格式確保數(shù)據(jù)格式與激光快速成形系統(tǒng)兼容，如STL、OBJ等。03數(shù)據(jù)質(zhì)量對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修復(fù)、優(yōu)化，確保數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)準(zhǔn)備模型轉(zhuǎn)換01將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的轉(zhuǎn)換，以便進(jìn)行后續(xù)處理。02模型修復(fù)對(duì)模型進(jìn)行修復(fù)，去除冗余、填補(bǔ)缺失部分。03模型簡(jiǎn)化根據(jù)需要，對(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，降低成形難度和時(shí)間。物理建模切片算法采用合適的算法對(duì)模型進(jìn)行切片，生成加工路徑。切片厚度選擇根據(jù)材料屬性和加工要求，選擇合適的切片厚度。路徑優(yōu)化對(duì)生成的加工路徑進(jìn)行優(yōu)化，提高成形效率。數(shù)據(jù)切片

成形過(guò)程控制激光器選擇根據(jù)加工需求，選擇合適的激光器。加工參數(shù)設(shè)置設(shè)置激光功率、掃描速度、掃描方式等加工參數(shù)。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制對(duì)成形過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，確保加工質(zhì)量。激光快速成形技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題04表面質(zhì)量?jī)?yōu)化表面質(zhì)量決定了成形件的外觀和使用性能。通過(guò)優(yōu)化工藝參數(shù)，如激光功率和掃描速度，可以獲得光滑的表面。精度控制激光快速成形技術(shù)的精度主要取決于激光束的聚焦、掃描速度和光斑尺寸。高精度控制可以減少成形件的誤差，提高其功能性。精度與表面質(zhì)量不同的激光快速成形材料具有不同的物理和化學(xué)特性。選擇合適的材料對(duì)于獲得高質(zhì)量的成形件至關(guān)重要。在成形前，需要對(duì)材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，如涂覆、干燥等。成形后，還需要進(jìn)行必要的后處理，如去除支撐結(jié)構(gòu)、表面處理等。材料兼容性前處理與后處理成形材料的選擇與處理激光快速成形過(guò)程中，溫度對(duì)材料的熔融、流動(dòng)和結(jié)晶行為有重要影響。精確的溫度控制有助于提高成形件的機(jī)械性能。由于快速加熱和冷卻，成形過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力?？刂茻釕?yīng)力的方法包括優(yōu)化掃描策略、選擇合適的熱物性材料等。溫度控制熱應(yīng)力控制成形過(guò)程中的熱管理通過(guò)精確控制工藝參數(shù)，如激光功率、掃描速度和層厚，可以減少或避免成形過(guò)程中的缺陷，如孔洞、裂紋等。對(duì)于已經(jīng)形成的缺陷，可以采用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，并采取適當(dāng)?shù)拇胧┻M(jìn)行修復(fù)，如填充、打磨等。成形過(guò)程中的缺陷控制檢測(cè)與修復(fù)缺陷避免缺陷的形成激光快速成形技術(shù)的應(yīng)用案例05飛機(jī)零部件制造激光快速成形技術(shù)可以用于制造飛機(jī)零部件，如發(fā)動(dòng)機(jī)零件、機(jī)翼、尾翼等，提高生產(chǎn)效率和降低成本。航天器制造在航天領(lǐng)域，激光快速成形技術(shù)可用于制造衛(wèi)星、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)零件和空間站組件等，具有高精度和輕量化的優(yōu)點(diǎn)。航空航天領(lǐng)域應(yīng)用案例0102汽車(chē)零部件制造激光快速成形技術(shù)可以用于制造汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)零件、變速器齒輪、氣瓶等，提高生產(chǎn)效率和降低成本。概念車(chē)制造通過(guò)激光快速成形技術(shù)，可以快速制造出汽車(chē)模型，用于設(shè)計(jì)驗(yàn)證和展示。汽車(chē)工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用案例激光快速成形技術(shù)可以用于制造高精度醫(yī)療器械，如牙科種植體、骨科植入物等。醫(yī)療器械制造激光快速成形技術(shù)可用于制造組織工程支架，為組織再生提供結(jié)構(gòu)支持。組織工程應(yīng)用生物醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用案例激光快速成形技術(shù)的未來(lái)發(fā)展與挑戰(zhàn)06新材料研究并應(yīng)用新型高強(qiáng)度、輕質(zhì)材料，如碳纖維復(fù)合材料、鈦合金等，以滿足更廣泛的工業(yè)需求。新工藝探索更高效、精確的激光加工工藝，如激光熔覆、激光增材制造等，以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的高質(zhì)量快速成形。新材料、新工藝的研究與應(yīng)用提高成形效率與降低成本的研究提高效率研究縮短加工時(shí)間、提高加工速度的方法，如優(yōu)化激光掃描路徑、采用多激光束加工等。降低成本探索降低原材料、能源消耗和減少?gòu)U料的方法，以及開(kāi)發(fā)低成本、高效率的激