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模具激光制造 

1) 激光間接成模工藝 

①立體光造形(Stereo Lithography Apparatus，簡(jiǎn)稱SLA)工藝是利用紫外激光束逐層掃描光固化膠的方法形成三維實(shí)體工件的。1986年美國(guó)3D Systems公司推出了商品化樣機(jī)SLA-1。SLA工藝的最高加工精度能達(dá)到0.05mm。

②薄層疊片制造(Laminated Object Manufacturing，簡(jiǎn)稱LOM)工藝采用薄片材料，如紙、塑料薄膜等，由美國(guó)Helisys公司于1986年研制成功。通過(guò)反復(fù)CO2激光器切割和材料粘貼，得到分層制造的實(shí)體工件。LOM工藝的特點(diǎn)是適合制造大型工件，其精度達(dá)到0.1mm。

③選擇性激光燒結(jié)(Selective Laser Sintering，簡(jiǎn)稱SLS)工藝是利用粉末狀材料成形的，由美國(guó)德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的于1989年研制成功，通過(guò)用高強(qiáng)度的CO2激光器逐層有選擇地掃描燒結(jié)材料粉末而形成三維工件，SLS工藝最大的優(yōu)點(diǎn)在于選材較為廣泛。 

上述三種激光快速成形技術(shù)由于發(fā)展時(shí)間長(zhǎng)，技術(shù)相對(duì)比較成熟，在國(guó)內(nèi)外都得到了較為廣泛的應(yīng)用。但上述方法形成的三維工件都不能直接作為模具使用，需要進(jìn)行后續(xù)的處理，所以稱之為激光間接成模工藝。主要的處理方法有以下三種：

①快速成形工件處理后用作模具。LOM制作的紙模經(jīng)表面處理直接代替砂型鑄造木模；或者用LOM制作的紙模具經(jīng)表面處理直接用作低熔點(diǎn)合金鑄模、注塑模；或失蠟鑄造中蠟?zāi)５某尚文?。SLS制作的工件經(jīng)滲銅后，作為金屬模具使用。

②用快速成形件作母模澆注硅橡膠、環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨脂等材料制作軟模具。

③用快速成形件翻制硬模具。一種是直接用LOM制作紙基模具，經(jīng)表面金屬電弧噴鍍和拋光后研成金屬模；另一種是金屬面硬背襯模具。上述硬模具可用于砂型鑄造、消失模的壓型制作、注塑模以及簡(jiǎn)易非鋼質(zhì)拉伸模。 

用上述激光間接成模工藝制作模具，既避開(kāi)了復(fù)雜的機(jī)械切削加工，又可以保證模具的精度，還可以大大縮短制模時(shí)間、節(jié)省制模費(fèi)用，對(duì)于形狀復(fù)雜的精度模具，其優(yōu)點(diǎn)尤為突出。但是，目前還存在著模具壽命相對(duì)較短的缺點(diǎn)，所以上述激光間接成形模具較適合于小批量生產(chǎn)。 

2) 激光直接成模工藝 

選擇性激光熔化(Selective Laser Melting，簡(jiǎn)稱SLM)技術(shù)是在選擇性激光燒結(jié)(SLS)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。SLM的特點(diǎn)為：

(1)使用高功率密度，小光斑的激光束加工金屬，使得金屬零件具有0.1毫米的尺寸精度。

(2)熔化金屬制造出來(lái)的零件具有冶金結(jié)合的實(shí)體，相對(duì)密度幾乎能達(dá)到100％，大大改善了金屬零件的性能。

(3)由于激光光斑直徑很小，因此能以較低的功率熔化高熔點(diǎn)的金屬，使得用單一成分的金屬粉末來(lái)制造零件成為可能。

激光多層（或稱三維/立體）熔覆直接快速成形技術(shù)是在快速原型技術(shù)的基礎(chǔ)上結(jié)合同步送料激光熔覆技術(shù)所發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)高新制造技術(shù)，其實(shí)質(zhì)是計(jì)算機(jī)控制下的三維激光熔覆。

由于激光熔覆的快速凝固特征，所制造出的金屬零件具有均勻細(xì)密的枝晶組織和優(yōu)良的質(zhì)量，其密度和性能與常規(guī)金屬零件相當(dāng)。激光多層熔覆發(fā)展出了多種方法，其中最具代表性的是美國(guó)Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Sandia National Laboratories）研發(fā)的稱作激光工程化凈成形技術(shù)(Laser Engineered Net Shaping，簡(jiǎn)稱LENS)的金屬件快速成形技術(shù)。采用該方法已成功制造了不銹鋼，馬氏體時(shí)效鋼，鎳基高溫合金，工具鋼，鈦合金，磁性材料以及鎳鋁金屬間化合物工件，零件致密度達(dá)到近乎100%。

選擇性激光熔化(SLM)技術(shù)和激光工程化凈成形(LENS)技術(shù)由于成形件致密性好，且具有冶金結(jié)合組織及精度高，制成的模具壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，已得到了工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的普遍重視，在國(guó)外已推出了多種設(shè)備樣機(jī)，有的甚至開(kāi)始商品化了；而國(guó)內(nèi)目前的研究和應(yīng)用還處于起步階段。