3D打印LENS技术,LENS技术原理，LENS技术优缺点

LENS（Laser Near Net Sculpting）技术可以实现梯度材料和复杂表面的修复，在大型器件的修复中不断发挥作用。 它是连接传统制造和3D打印的桥梁。 LENS技术主要应用于航空航天、汽车、船舶等领域。 可实现金属零件的无模制造，节约成本，缩短生产周期。

LENS（Laser Near Net Sculpting）技术自问世以来，因其能够实现梯度材料和复杂表面修复而受到业界的青睐。 凭借这些优势，LENS技术在大型设备的修复中不断发挥作用，成为连接传统制造与3D打印的桥梁。

LENS 技术原理

近净形技术是指零件成形后只需少量加工或不加工即可作为机械零件使用的机械零件成形技术。 Laser Engineered Net Shaping (LENS) 是通过激光在沉积区域形成熔池，通过逐层沉积不断熔化粉末或丝状材料，形成三维物体。 LENS技术于1990年代由美国桑迪亚国家实验室开发，随后美国Optomec公司对LENS技术进行了商业化开发和推广。

由于 LENS 技术是由许多大学和机构独立研究的，因此该技术有很多名称。 LENS技术又称为激光熔化沉积（Laser Metal Deposition，LMD），密歇根大学称为直接金属沉积（Direct Metal Deposition，DMD），伯明翰大学称为直接激光制造（Directed Laser Fabrication，DLF），中国西北工业大学黄卫东教授称之为激光快速成型（LRF）。 美国材料与试验协会 (ASTM) 标准将此技术统一规定为定向能量沉积 (DED) 技术的一部分。

在LENS技术过程中，计算机首先将三维CAD模型按照一定的厚度进行切片，将每一层的二维平面数据转换成印刷设备CNC工作台的运动轨迹。 高能激光束会在底板上产生一个熔池，同时金属粉末会被同步送入熔池并快速熔化凝固，从而由点到点依次凝固由线到线，由线到面，从而完成一层截面的打印工作。 这些层被叠加以创建近净形组件主体。

LENS技术主要用于打印比较成熟的商用金属合金粉末材料，包括不锈钢、钛​​合金、镍基合金等。

LENS 优势和技术限制

LENS技术可实现金属零件的无模制造，节约成本，缩短生产周期。 同时，该技术解决了复杂曲面零件传统制造工艺中切削困难、材料去除量大、刀具磨损严重等一系列问题。 LENS技术是一种无需后处理的金属直接成型方法。 成型零件结构致密，力学性能高，可实现异质、梯度材料零件的制造。

LENS技术也遇到了一些瓶颈，包括粉末材料利用率低，成形过程中热应力大，成形件容易开裂，成形件精度低，可能影响零件质量和机械性能。 由于激光光斑尺寸和工作台运动精度的限制，直接制造的功能件尺寸精度和表面粗糙度较差，往往需要进行后续机械加工才能满足使用要求。

镜头应用

LENS技术主要应用于航空航天、汽车、船舶等领域，制造或修复航空发动机和重型燃气轮机的叶轮叶片，以及轻量化汽车零部件。 LENS技术可以实现对磨损或损坏的叶片进行修复再制造的过程，从而大大降低叶片的制造成本，提高生产效率。

德国OR Laser公司采用LENS技术在传感器表面制造硬质合金熔覆层，为石油和天然气行业的传感器元件提供可靠保护，显着延长传感器的使用寿命。 该方法可实现材料沉积、低热渗透，并最终为传感器提供无变形、无裂纹的涂层。