1) عملية صب الليزر غير المباشرة
تتمثل عملية جهاز الطباعة الحجرية المجسمة (SLA) في استخدام طبقة من أشعة الليزر فوق البنفسجية طبقة تلو الأخرى لمسح اللصق المعالج بالضوء لتشكيل قطعة عمل صلبة ثلاثية الأبعاد. في عام 1986 ، أطلقت أنظمة 3D من الولايات المتحدة النموذج التجاري SLA-1. يمكن لأعلى دقة معالجة لعملية SLA أن تصل إلى 0.05mm. تستخدم عملية 2LaminatedObject Manufacturing (LOM) مواد الأغشية الرقيقة ، مثل الورق والأغشية البلاستيكية ، إلخ ، والتي تم تطويرها بنجاح بواسطة Helisys في الولايات المتحدة في عام 1986. ويتم الحصول على الشغل الصلب المنتج في الطبقات من خلال القطع والليزر CO2 المتكرر بالليزر الالتصاق. تتميز عملية LOM بقدرتها على تصنيع قطع الشغل الكبيرة بدقة 0.1 ملم. 3 يتم تشكيل عملية تلبد الليزر الانتقائي (SLS) بواسطة مادة المسحوق. تم تطويره بنجاح من قبل جامعة تكساس في أوستن في عام 1989. يتم مسحه ضوئيًا وطبقة تلو الأخرى بطبقة ليزر ثاني أكسيد الكربون عالية الكثافة. يشكل مسحوق المواد قطعة عمل ثلاثية الأبعاد ، وأكبر ميزة لعملية SLS هي أن اختيار المواد واسع النطاق.
نظرًا لطول فترة التطوير والتكنولوجيا الناضجة نسبيًا ، فقد تم استخدام تقنيات النماذج الأولية السريعة للليزر الثلاثة المذكورة أعلاه على نطاق واسع في الداخل والخارج. ومع ذلك ، لا يمكن استخدام الشغل ثلاثي الأبعاد الذي تم تكوينه بالطريقة أعلاه بشكل مباشر كقالب ، ويجب إخضاعه للمعالجة اللاحقة ، لذلك يطلق عليه عملية صب غير مباشر بالليزر. طرق العلاج الرئيسية هي كما يلي: (1) يتم استخدام النماذج الأولية السريعة للشغل كقالب. يتم استبدال قالب الورق المصنوع بواسطة LOM مباشرةً بواسطة قالب خشب صب الرمل عن طريق المعالجة السطحية ؛ أو يتم استخدام قالب الورق الذي تم تصنيعه بواسطة LOM مباشرة كقالب لسبائك نقطة انصهار منخفضة ، أو قالب حقن عن طريق المعالجة السطحية ، أو قالب تشكيل لقالب الشمع في صب الشمع المفقود. يتم استخدام الشغل الذي صنعته SLS كقالب معدني بعد تسلل النحاس. 2 باستخدام جزء سريع التشكيل كقالب رئيسي لصب مطاط السيليكون ، راتنجات الايبوكسي ، البولي يوريثان وغيرها من المواد لصنع قالب ناعم. 3 استخدام جزء تشكيل سريع لتحويل القالب الثابت. الأول هو صنع قالب قائم على الورق مباشرةً باستخدام LOM ، ومن ثم تشكيل قالب معدني عن طريق رش القوس المعدني السطحي وتلميعه ؛ والآخر هو دعم سطح صلب العفن. يمكن استخدام القالب الصلب أعلاه لصب الرمل ، وصب الرغوة المفقودة ، وصب الحقن ، وصب الشد البسيط غير الصلب.
يتم استخدام عملية التشكيل غير المباشر بالليزر المذكورة أعلاه لصنع القالب ، والذي يتجنب عملية القطع الميكانيكية المعقدة ويضمن دقة القالب ، ويمكن تقصير وقت التشكيل إلى حد كبير وتوفير تكلفة القوالب. بالنسبة للقالب الدقيق للشكل المعقد ، فإن المزايا بارزة بشكل خاص. ومع ذلك ، لا تزال هناك أوجه قصور في العمر القصير نسبيًا للقالب ، وبالتالي فإن قالب التشكيل غير المباشر بالليزر أعلاه مناسب أكثر لإنتاج الدُفعات الصغيرة.
2) عملية صب الليزر المباشر
تعتمد تقنية ذوبان الليزر الانتقائي (SLM) على تقنية تلبد الليزر الانتقائي (SLS). خصائص SLM هي: (1) باستخدام كثافة طاقة عالية ، شعاع الليزر بقعة صغيرة لمعالجة المعادن ، بحيث يكون الأجزاء المعدنية دقة الأبعاد من 0.1 مم ؛ (2) الأجزاء المصنوعة من المعدن المنصهر لها كيانات مرتبطة بالمعادن ، ويمكن أن تصل الكثافة النسبية إلى 100٪ تقريبًا ، مما يحسن أداء الأجزاء المعدنية بشكل كبير ؛ (3) نظرًا لأن قطر بقعة الليزر صغير ، فمن الممكن إذابة المعادن عالية الانصهار بقدرة أقل ، مما يجعل من الممكن تصنيع الأجزاء بمكون واحد من مسحوق المعدن. يوضح الشكل 2 الأجزاء المعدنية بالكامل التي تصنعها شركة EOSGmbH الألمانية باستخدام عملية ذوبان الليزر الانتقائي (SLM).
تكنولوجيا تشكيل النماذج الأولية السريعة السريعة بالليزر متعددة الطبقات (أو ثلاثية الأبعاد / ثلاثية الأبعاد) هي تقنية تصنيع عالية التقنية تم تطويرها على أساس تكنولوجيا النماذج الأولية السريعة جنبًا إلى جنب مع تكنولوجيا الكسوة الليزرية للتغذية المتزامنة ، والتي يتم التحكم في جوهرها بالكمبيوتر 3D الليزر الكسوة. نظرًا لخصائص التصلب السريع للكسوة الليزرية ، فإن الأجزاء المعدنية المنتجة لها هيكل شجيري موحد وناعم وجودة ممتازة ، وكثافتها وأدائها قابلان للمقارنة مع الأجزاء المعدنية التقليدية. طورت الكسوة متعددة الطبقات بالليزر مجموعة متنوعة من الأساليب ، وأكثرها تمثيلا هي تكنولوجيا النماذج الأولية السريعة للأجزاء المعدنية التي تسمى LaserEngineered NetShaping (LENS) التي طورتها مختبرات سانديا الوطنية. تم تصنيعها بنجاح من خلال هذه الطريقة الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ الميكانيكي والفلزات القائمة على النيكل والفولاذ المعدني وسبائك التيتانيوم والمواد المغناطيسية والنيكل والألومنيوم المركب بين الفلزات ، وكثافة الأجزاء تقارب 100٪.
لقد كانت تقنية ذوبان الليزر الانتقائي (SLM) وتقنية تشكيل شبكة هندسة الليزر (LENS) صناعية وأكاديمية نظرًا لضغط الأجزاء المكونة والبنية الترابطية المعدنية والدقة العالية والعمر الطويل للقالب النهائي. لقد أدى الاهتمام العام للعالم بتقديم مجموعة متنوعة من النماذج الأولية للمعدات في الخارج ، وقد بدأ البعض في تسويقها ؛ والبحث والتطبيق المحلي الحالي لا يزال في مهده.
بالإضافة إلى ذلك ، هناك تقنية تصنيع ذات طبقات (LOM) للأجزاء المعدنية القائمة على القطع الدقيق بالليزر ، والتي تتميز بخصائص تصنيع الأشكال الكبيرة والمعقدة من القوالب بسرعة وبتكلفة منخفضة. في الثمانينيات من القرن العشرين ، طبق مختبر أبحاث ناكاجاوا ويزيونج في اليابان تقنية LOM للصفائح المعدنية الرقيقة لتحقيق التصنيع السريع للطبقات من القوالب المعدنية. بعد التطوير ، تم تطبيق تكنولوجيا الصفائح المعدنية LOM تدريجياً على قوالب القطع الداخلية والخارجية الكبيرة مثل السيارات وتصنيع قوالب الحقن ذات مسارات التدفق المعقدة.
