日本OPM金属粉末雷射造型复合加工技术

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金属粉末激光造型复合加工技术把金属粉末选择性激光熔化（Selective Laser Melting, SLM）的迭层造型工艺和传统的高速切削加工工艺融为一体，是迭层造型和去除加工的相反方向加工手法的复合化，综合集成了材料技术、计算机软件技术、激光技术和数控加工技术。 与以往单纯的金属粉末选择性激光熔化迭层造型技术相比，其特点在于可以一次性并且一体化地加工完成具有内部异型水路和排气功能，但表面形状复杂、难于实施后续加工的精密模具零件。加工尺寸精度可达到±0.005mm，热处理后的材质硬度可达到Hrc50。利用由此加工而成的模具零件，可极为有效地缩短模具冷却时间，排除模内困气，达到提高注塑成型效率、改善塑件质量的目的。

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激光造型复合加工技术在注塑模具的最新应用

所谓[复合加工技术]，是指把选择性激光熔化迭层造型工艺和高速切削加工工艺融为一体，是一种新型的加工技术。 新技术的加工装置内部。） 其加工顺序是：①用激光熔化铺展在金属底板上的金属粉末；②重复铺展金属粉末和进行激光溶化，逐层迭加造型使迭层厚度达到切削刀具的有效刃长；③对迭层侧面用小直径切削刀具施以切削加工；④反复进行激光熔化、迭层造型和高速切削加工；⑤最终做出具有精密加工表面的立体形状造型。 所以，此项新技术是迭层造型和去除加工的相反方向加工手法的复合化，综合集成了材料技术、计算机软件技术、激光技术和数控加工技术。与以往单纯的金属粉末选择性激光熔化迭层造型技术相比，其加工尺寸精度可达±0.005mm以下，热处理后的材质硬度可达到Hrc50以上。     此复合加工技术既具有高度的柔性，又具有足够的加工精度，其特点在于可以一次性并且一体化地加工完成具有内部异型水路和排气功能，但表面形状复杂、难于实施后续加工的精密模具零件。所以，可以依据CAE软件的分析结果，在模具零件内部合理地构筑冷却水路和排气信道，极为有效地缩短模具冷却时间，排除模内困气，达到提高注塑成型效率、改善塑件质量的目的。

具冷却水路浇口套之案例 【事例】螺旋水路浇口套 冷却时间减少60%

从注塑模具的结构来看，主流道的四周，也就是浇口套部分往往是蓄热现象最严重的。这是因为浇口套与高温的注塑机喷嘴直接接触﹐是模具中最初被注入高温熔融树脂的部位。尤其是遇到薄壁、小型产品的模具，由于难以对浇口套采取冷却措施，主流道部分常常比产品部分更为耗费冷却时间。 利用金属粉末激光造型复合加工技术，可以在浇口套内部设置冷却水路。如果再配置专用温调机，并根据注塑机成型周期调节水流进出，将能对主流道部分实施快速有效的冷却。事例显示，对于某些特定产品，使用具冷却水路的浇口套，有可能给模具带来出奇制胜的冷却改善效果。根据大量案例的经验，产品厚度1.6mm是一个分歧点，越小于这个厚度的产品，浇口套的冷却改善效果就越显著。

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具透气功能模具零件之案例 【事例】多孔质表面层 模内排气和气辅通路

金属粉末激光造型复合加工技术所具有的加工柔性，使其不但可以在模具内部构筑起任意形状的异型水路，还可以通过激光控制金属粉末的熔化程度，以求达到控制造型零件致密度的效果。利用这一技术，就可以在模具的任选位置上构造出具有稀松致密度的多孔质层，用于排除模内困气。甚至可以用作为气辅成型时的腔内进气部位。显示一种具多孔质表面层的透气杆被装入模腔内，用于模内排气和气辅进气。表示了利用这个模具进行模内排气和气辅实验时的系统构成及其实验结果。 ＜气辅防止缩痕的工作原理＞ 首先利用金属粉末激光造型复合加工技术，在模仁的筋板底部构筑多孔质层，并且在模具中镶入带有多孔质顶层的透气杆。注塑成型时通过注入高压气体，从模仁面的透气杆顶端面以及筋板底部的多孔质层部分向塑料成型表面施加气体压力，使注塑产品被压向型腔面，从而消除产品外观表面的缩痕。实验结果显示，通过气辅的作用，产品外观表面的缩痕不再出现了。

结论

与以往单纯的金属粉末选择性激光熔化迭层造型技术相比，本复合加工技术既保留了柔性加工的优点，又发挥了高速切削加工精度好的特长。其特点在于可以一次性并且一体化地加工完成具有内部异型水路和排气功能，但表面形状复杂、难于实施后续加工的精密模具零件。其加工尺寸精度可达±0.005mm以下，热处理后的材质硬度可达Hrc50以上，足以符合精密注塑模具的量产水平要求，大大地拓展了RP技术在注塑模具制造行业中的应用可能性，为塑料成型行业的广大客户提供了一种极为宝贵的新型模具加工技术。

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