LENS(激光近凈成型)技術能夠實現梯度材料、復雜曲面修復，在大型器件的修復上正不斷地發(fā)揮作用，是鏈接傳統(tǒng)制造與3D打印的橋梁。LENS技術主要應用于航空航天、汽車、船舶等領域，可以實現金屬零件的無模制造，節(jié)約成本，縮短生產周期。
自LENS(激光近凈成型)技術問世以來，因為其能夠實現梯度材料、復雜曲面修復等功能而深受工業(yè)界的寵愛。憑借這些優(yōu)勢，LENS技術在大型器件的修復上正在不斷地發(fā)揮作用，當仁不讓的成為了鏈接傳統(tǒng)制造與3D打印的橋梁。
LENS技術原理
近凈成形技術是指零件成形后，僅需少量加工或不再加工，就可用作機械構件的成形技術。激光近凈成型(LaserEngineeredNetShaping,LENS)通過激光在沉積區(qū)域產生熔池并持續(xù)熔化粉末或絲狀材料而逐層沉積生成三維物件。LENS技術由美國桑迪亞國家實驗室(SandiaNationalLaboratory)于上世紀90年代研制，隨后美國Optomec公司將LENS技術進行商業(yè)開發(fā)和推廣。
因為LENS技術是由許多大學和機構是分別獨立進行研究的，因此這一技術的名稱繁多。LENS技術也叫激光熔化沉積(LasermetalDeposition,LMD)，美國密歇根大學稱為直接金屬沉積(DirectmetalDeposition,DMD)，英國伯明翰大學稱為直接激光成型(DirectedLaserFabrication,DLF)，中國西北工業(yè)大學黃衛(wèi)東教授稱其為激光快速成形(LaserRapidForming,LRF)。美國材料與試驗協(xié)會(ASTM)標準中將該技術統(tǒng)一規(guī)范為金屬直接沉積制造(DirectedEnergyDepositioin,DED)技術的一部分。
在LENS技術過程中，計算機首先將三維CAD模型按照一定的厚度切片分層，每一層的二維平面數據并轉化為打印設備數控臺的運動軌跡。高能量激光束會在底板上生成熔池，同時將金屬粉末同步送入熔池中并快速熔化凝固，使之由點到線、由線到面的順序凝固，從而完成一個層截面的打印工作。這樣層層疊加，制造出近凈形的零部件實體。
LENS技術主要用于打印比較成熟的商業(yè)化金屬合金粉末材料，包括不銹鋼、鈦合金、鎳基合金等。
LENS優(yōu)勢和技術限制
LENS技術可以實現金屬零件的無模制造，節(jié)約成本，縮短生產周期。同時該技術解決了復雜曲面零部件在傳統(tǒng)制造工藝中存在的切削加工困難、材料去除量大、刀具磨損嚴重等一系列問題。LENS技術是無需后處理的金屬直接成形方法，成形得到的零件組織致密,力學性能很高,并可實現非均質和梯度材料零件的制造。
LENS技術也遇到了一些瓶頸，包括粉末材料利用率較低，成形過程中熱應力大,成形件容易開裂,成形件的精度較低，可能會影響零件的質量和力學性能。由于受到激光光斑大小和工作臺運動精度等因素的限制，所直接制造的功能件的尺寸精度和表面粗糙度較差，往往需要后續(xù)的機加工才能滿足使用要求。
LENS應用
LENS技術主要應用于航空航天、汽車、船舶等領域，用于制造或修復航空發(fā)動機和重型燃氣輪機的葉輪葉片以及輕量化的汽車零部件等。LENS技術可以實現對磨損或破損的葉片進行修復和再制造的過程，從而大大降低葉片的制造成本，提高生產效率。
德國O.R.Laser公司使用LENS技術在傳感器表面制造出一個硬合金熔覆層，為石油和天然氣行業(yè)的傳感器元件提供可靠保障，顯著延長傳感器的壽命。該方法能使材料精確沉積、低熱滲透，最終為傳感器鍍上一層不失真、無裂紋的涂層。
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