激光增材制造(LAM)属于以激光为能量源的增材制造技术,能够彻底改变传统金属零件的加工模式,主要分为以粉床铺粉为技术特征的激光选区熔化(SLM)、以同步送粉为技术特征的激光直接沉积(LDMD)。目前LAM技术在航空、航天和医疗领域的应用发展特别迅速。鉴于相关领域主要涉及金属结构制造,我们重点开展金属LAM技术的发展研究。随着金属零件使用性能和结构复杂程度的提高,采用铸造、锻造等传统工艺实施制造的难度、成本和周期迅速增加,而兼具技术先进性和资源经济性的LAM技术为高性能、复杂结构制造提供了新型解决方案:实现拓扑优化结构、点阵结构、梯度材料结构、复杂内部流道结构等不再困难,结构功能一体化、轻量化、韧性非常强、耐极端载荷、强散热等新型结构得以应用,相应结构效能大幅提高。例如,美国通用电气公司(GE)SLM航空发动机燃油喷嘴、北京航空航天大学LDMD飞机钛合金框是典型应用案例。增材制造为创新设计提供了更多可能性。湖北高分辨率增材制造微纳加工系统
Nanoscribe基于双光子聚合技术的3D打印技术为构建具有自由形状和复杂特征的零件提供了极大的自由度,可直接根据CAD模型制造成品。若以传统方式来制造这些设计复杂的零件,则显得非常不切实际,甚至根本不可能完成。增材制造技术制造的零件往往更轻、更高效且能够更好地发挥工作性能。然而,这并不是说这种灵活性能够让我们随心所欲地设计任何想要的形状,至少在成本的约束下,我们也不可能做到这一点。Nanoscribe所具备的纳米标记系统基于双光子吸收,这是一种分子被激发到更高能态的过程。为了使用双光子工艺制造3D物体,使用含有单体和双光子活性光引发剂的凝胶作为原料。将激光照射到光敏材料上以形成纳米尺寸的3D打印物体,其中吸收的光的强度比较高上海微纳米增材制造微纳加工系统增材制造相比传统减材制造更加的节省原料,也更加的节约能源。
增材制造技术使用能源有激光、电子束、紫外光等,采用的材料有树脂、塑料、金属、陶瓷、蜡等,因其采用的成型方法和使用的成型材料以及依靠的凝结热源不同,现在主要分为四类:分层实体制造(LOM)工艺技术;立体光刻(SLA)工艺技术;选择性激光烧结(SLS)工艺技术;熔融沉积成型(FDM)工艺技术。无模具快速自由成型,制造周期短,小批量零件生产成本低。增材制造技术因为只需要有加工原料和加工设备就能够进行产品加工,不需要机械加工和工装模具,可以实现一次成型,节约了零件的不同工序加工和组装消耗的时间,进行单件小批量的生产时,增材制造的成本低。传统加工制造需要原料采购、准备,并且加工过程中还需要不同工序的轮换加工,加工完后还需要进行零件的组装等等,而这无形之间延长了产品的生产周期,同时也不经济。
德国公司Nanoscribe是高精度增材制造技术的排名在前的开发商,也是BICO集团(前身为Cellin)的一部分,推出了一款新型高精度3D打印机,用于制造微纳米级的精细结构。据该公司称,新的QuantumX形状加入了该公司屡获殊荣的QuantumX产品线,其晶圆处理能力使“3D微型零件的批量处理和小批量生产变得容易”。它有望显着提高生命科学、材料工程、微流体、微光学、微机械和微机电系统(MEMS)应用的精度、输出和可用性。基于双光子聚合(2PP),一种提供比较高精度和完整设计自由度的增材制造方法和Nanoscribe专有的双光子灰度光刻(2GL)技术,Nanoscribe认为直接激光写入系统是微加工的比较好选择几乎任何2.5D或3D形状的结构,在面积达25cm²的区域上都具有亚微米级精度、增材制造(Additive Manufacturing,AM)俗称3D打印,融合了计算机辅助设计、材料加工与成型技术。
Nanoscribe设备专注于纳米,微米和中等尺寸的增材制造。早期的PhotonicProfessionalGT3D打印机设计用于使用双光子聚合生产纳米和微结构塑料组件和模具。在该过程中,激光固化部分液态光敏材料,逐层固化。使用双光子聚合,分辨率可低至200纳米或高达几毫米。另一方面,GT2现在可以在短时间内在高达100×100mm2的打印区域上生产具有亚微米细节的物体,通常为160纳米至毫米范围。此外,使用GT2,用户可以选择针对其应用定制的多组物镜,基板,材料和自动化流程。该系统还具有用户友好的3D打印工作流程,用于制作单个元素。这些元件可以创造出比较大的形状精度和表面光滑度,满足智能手机行业中微透镜或细胞生物学中的花丝支架结构的要求。增材制造技术已经应用于多个领域,譬如航天、新材料、先进制造。天津微流道增材制造微纳光刻
激光增材制造可以实现材料的精细控制和定制化生产。湖北高分辨率增材制造微纳加工系统
增材制造技术能够简化光学器件的制造流程,缩短交货期并降低材料消耗。更重要的是,增材制造技术能够实现功能集成的优化设计方案,尤其在卫星光学系统制造领域,增材制造技术能够满足用户对轻型光学系统不断增长的需求,并实现下一代高附加值光学器件的制造。通过增材制造技术开发的下一代光学仪器中,将越来越多采用紧凑的功能集成设计,如集成隔热,冷却通道,局限的机械和热接口,以及将光学功能作为设备自身结构的一部分。紧凑集成化设计减少了组件装配过程中出现问题的风险,同时开辟了制造冷却光学系统,有源光学系统或自由曲面的新方式。陶瓷增材制造技术的净成形能力,还能够提高准确性,改善集成/结合过程的质量。在成就高附加值零件方面,3D打印的应用还包括很多,除了打印极度复杂的结构、打印混合材料,3D打印因为技术种类繁多也带来了高附加值零件的创新空间,例如3D打印感应器、3D打印多层电路、3D打印电池等等。Nanoscribe作为全球纳米制造和精密制造用高精度3D打印制造商,在科研和工业领域有众多用户,包括哈佛大学纳米系统中心,加州理工学院,伦敦帝国理工学院,苏黎世联邦理工大学等。湖北高分辨率增材制造微纳加工系统