الكود الصناعي - ليزر GW في الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد

أساسيات الطباعة بالليزر ثلاثية الأبعاد

هناك طلب كبير على التصنيع الإضافي (الطباعة ثلاثية الأبعاد) للمواد المعدنية في مجالات الطيران والفضاء والملاحة والمركبات وتصنيع القوالب والمعدات الطبية وغيرها من المجالات.في الوقت الحالي ، يشتمل مصدر الحرارة المستخدم في عملية تصنيع المواد المضافة إلى المعادن على ثلاثة أشعة عالية الطاقة من شعاع الليزر ، وشعاع الإلكترون ، والبلازما الدقيقة ، ومدخلات الحرارة المتكلسة ، وما إلى ذلك ، والتي يعد شعاع الليزر أكثرها استخدامًا للطاقة العالية. مصدر حرارة الشعاع في مجال تصنيع الإضافات المعدنية.بالمقارنة مع شعاع الإلكترون ومصدر حرارة البلازما الدقيقة ، فإن شعاع الليزر يتميز بمزايا البقعة الدقيقة ، والتكلفة المنخفضة ، والعمل الاتجاهي لموضع المواد المحدد ، والذي يمكن أن يحقق الذوبان الفوري للمواد المعدنية ويلبي متطلبات اللف قناة الانصهار وتشكيل جزء.

تشمل أنواع الليزر المستخدمة في الطباعة ثلاثية الأبعاد بالليزر الليزرات الليفية وليزر أشباه الموصلات وليزر Nd: YAG وليزر ثاني أكسيد الكربون.تمتص المواد المختلفة أشعة ليزر مختلفة بأطوال موجية مختلفة.بشكل عام ، يتكون بوليمر الطباعة أساسًا من ليزر ثاني أكسيد الكربون ، بينما تستخدم الطباعة ثلاثية الأبعاد لمساحيق المعادن بشكل أساسي ليزر الألياف.وفقًا لطرق المعالجة المختلفة ، يمكن تقسيم التصنيع الإضافي بالليزر إلى تلبيد انتقائي بالليزر ، وذوبان انتقائي بالليزر ، وتلبيد مباشر بالليزر للمعادن ، وترسيب مسحوق الليزر ، وترسيب المعادن المباشر وما إلى ذلك.من بينها ، يعد الصهر الانتقائي بالليزر (SLM) حاليًا أحد أكثر تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد بالليزر المعدنية استخدامًا.يظهر الشكل الأساسي لجهاز طباعة الذوبان الانتقائي بالليزر (SLM) في الشكل.قبل الطباعة ، يتم وضع النموذج ثلاثي الأبعاد في طبقات ثم يتم تحديد مسار المسح.تتمثل الخطوة الأولى في كشط الطاولة بالتساوي باستخدام ملعقة ووضع طبقة من المسحوق عليها ؛الخطوة الثانية ، استخدم الليزر لمسح مسار معين على هذه الطبقة من المسحوق لإذابه وتحقيق طبقة من الطباعة ؛الخطوة الثالثة ، حرك الجدول لأسفل طبقة واحدة ، ثم قم بتدوير العمليات المذكورة أعلاه ، بحيث يتم تكديس طبقة الطباعة من الأسفل إلى الأعلى ، بحيث يتم تشكيل الأجزاء ثلاثية الأبعاد المراد طباعتها.من أجل منع الأكسدة ، تتضمن العملية برمتها استخراج الهواء من غرفة العمل وتعبئته بغاز خامل.

▲ المبادئ الأساسية لمعدات الطباعة SLM

الطلب على الليزر في الطباعة ثلاثية الأبعاد بالليزر

ينعكس الطلب على الليزر للطباعة بالليزر ثلاثية الأبعاد بشكل أساسي في جانبين: من ناحية ، استقرار الطاقة والطاقة ، من ناحية أخرى ، جودة الحزمة وحجم البقعة.(1) تعتمد عملية تشكيل الطباعة ثلاثية الأبعاد لاستقرار الطاقة والطاقة بشكل أساسي على التأثير الحراري لليزر ، ويجب أن تتجاوز شدة الليزر حدًا معينًا للطاقة لإذابة المادة ، لذلك يتم إيلاء المزيد من الاهتمام لمتوسط ​​طاقة خرج الليزر ، والتي ليس حساسًا لوضع الليزر النبضي ، لذلك يتم استخدامه عادةً لألياف الليزر المستمرة ، ويتم توزيع الطاقة تقريبًا بين 100 واط و 1000 واط.كلما كان النموذج أكبر ، زاد عدد الطبقات ، وزاد وقت الطباعة.تتراوح المدة العامة من بضع ساعات إلى عشرات الساعات.لذلك ، هناك متطلبات عالية للتشغيل المستقر طويل الأمد لليزر.إذا كانت درجة الحرارة مرتفعة ، فقد يحترق مسحوق المعدن أو يتسبب في إعادة صهر الأجزاء المشكلة الأخرى ؛درجة الحرارة منخفضة ، والمسحوق المعدني لا يذوب تمامًا ، والالتصاق غير كافٍ ، وقد لا يتم الحفاظ على شكل العضو المشكل.لذلك ، فإن استقرار طاقة الليزر أمر بالغ الأهمية لجودة الطباعة.(2) جودة الشعاع وحجم البقعة تعكس جودة الشعاع وحجم البقعة إحدى المعلمات الرئيسية لدقة الطباعة.يتم تشكيل الطباعة ثلاثية الأبعاد عن طريق مسح شعاع الليزر ، وكلما كانت بقعة الليزر أصغر ، زادت دقة المسح الضوئي ، وزادت دقة النموذج المطبوع ، وكلما كان سطح الجزء المطبوع أكثر حساسية مرئيًا للعين المجردة.تتميز كتلة الشعاع عادةً بـ BPP أو M2 ، وكلما اقترب M2 من 1 ، مما يشير إلى أنه كلما كانت جودة الحزمة أفضل ، كلما زادت تركيز طاقة الليزر ، قل التأثير على الحرارة المحيطة ؛في الوقت نفسه ، كلما كانت جودة الحزمة أفضل ، كلما كانت زاوية الاختلاف المقابلة أصغر ، وستكون البقعة المركزة أصغر في المقابل.

GW الليزر و فاستفورم الاستكشاف في مجال الطباعة ثلاثية الأبعاد

GW Laser Tech ، كشركة رائدة عالميًا في ليزر الألياف عالي السطوع ، مع ظهور تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد ، تستكشف أيضًا بنشاط في مجال التطبيق هذا ، حيث تطلق ليزر ليفي أحادي الوضع بقدرة 10 ميكرومتر / 14 ميكرومتر CW بقدرة 500 وات لتطبيقات الطباعة ثلاثية الأبعاد ، من أجل الأجهزة الطبية وقطع غيار السيارات والفضاء وغيرها من المجالات.من بينها ، يحدد حجم القطر الأساسي المختلف 10 ميكرومتر و 14 ميكرومتر حجم البقعة ، مما يؤثر بشكل أساسي على كثافة طاقة الليزر ، أي طاقة الضوء لكل وحدة مساحة ، في ظل ظروف الطاقة نفسها ، كلما كان حجم البقعة أصغر ، زاد الليزر كثافة الطاقة ، وبقعة كثافة الطاقة العالية مناسبة لطباعة نقطة انصهار عالية أو مسحوق معدني عالي الانعكاس.

▲ GW Laser 500W وضع واحد 10μm مزايا منتجات الليزر الليفي:

➢ تصميم فائق النحافة وخفيف الوزن ، تصميم بارتفاع 19 بوصة 1.5U ، وزن أقل من 20 كجم ، هيكل مدمج ، حجم صغير ، وزن خفيف ، مما يوفر راحة تكامل لا مثيل لها وتعدد استخدامات مرن.

➢ يعتمد هيكل المنتج تصميمًا مغلقًا ، مما يحسن بشكل كبير الموثوقية الكلية لليزر لبيئة الطباعة ثلاثية الأبعاد ، ومستوى حماية IP65 ، ويمكن أن يستمر في العمل في البيئات القاسية مثل ارتفاع درجة الحرارة ، والرطوبة العالية ، والغبار العالي.

➢ الطاقة القصوى هي 500 واط ، وهو ما يكفي لتشكيل مواد معدنية شائعة الاستخدام مثل الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي والفولاذ المقاوم للصدأ المارتنزيتي وسبائك التيتانيوم والسبائك الفائقة القائمة على النيكل وسبائك الألومنيوم وسبائك المغنيسيوم وما إلى ذلك.

➢ استقرار طاقة جيد ، تقلبات في الساعة <0.5٪ ، لضمان اتساق عملية الطباعة الطويلة جدًا.

➢ جودة شعاع جيدة ، M2 <1.1 ، إخراج ألياف 10 / 14μm أحادي الوضع ، بقعة إخراج صغيرة ، دقة طباعة عالية.

FastForm هي شركة متخصصة في البحث والتطوير لتقنية ومعدات الطباعة ثلاثية الأبعاد ، والتي يمكنها تقديم خدمات النماذج الأولية السريعة والحلول الداعمة من الدرجة الأولى.لقد أقامت تعاونًا عميقًا مع GW Laser ، وستجري اختبارات طباعة ثلاثية الأبعاد وأبحاثًا حول المكونات الرئيسية في الفضاء ونماذج السيارات والطب الحيوي ومجالات أخرى في المستقبل.تم إطلاق منتجات الليزر الأحادية FF-M140 ، ونموذج التدريس الخاص FF-M150 ، ونموذج الليزر الشفوي المزدوج بالليزر FF-M180D ، ونموذج الليزر الصناعي عالي الطاقة FF-M300H 1000W ، ونموذج الليزر المزدوج FF-M500 ، ومنتجات الليزر FF-M800 الأربعة ، و كل منهم يحقق الإنتاج الضخم ، ويدعم حلول التوطين المخصصة.برنامج FastLayer الذي تم تطويره بشكل مستقل لتقطيع الليزر المتعدد وتوليد المسارات.يتم التحكم في الجهاز تلقائيًا بالكامل وعدم مراقبته.▲ تصنيع ميزوثونيك طابعة ليزر مزدوجة معدنية ثلاثية الأبعاد FF-M180D يتميز هذا المنتج بالمزايا الهامة التالية: ➢ تقنية وضع المسحوق ثنائية الاتجاه ومتغيرة السرعة ، واستخدام مسحوق عالي.➢ تطوير برمجيات مستقل ، إنجاز بنقرة واحدة للتقطيع التلقائي وتخطيط المسار.➢ كاميرا مدمجة ، يمكنها تحقيق التحكم التلقائي الكامل عن بعد ، والتشغيل غير المراقب.➢ تعتمد المعدات على هيكل ملحوم متكامل ، مع ثبات قوي وسهولة التركيب

▲ FASTFORM FF-M180D مع منتجات الطباعة بالليزر GW 500W ثلاثية الأبعاد

الوضع الحالي وآفاق التطور لصناعة الطباعة ثلاثية الأبعاد

في الوقت الحالي ، دخلت الطباعة ثلاثية الأبعاد عصر النماذج الأولية السريعة ، وفقًا لإحصاءات معهد أبحاث الصناعة التجارية الصينية ، تمثل صناعة الآلات في مجال تطبيقات المصب النسبة الأكبر في عام 2021 ، حيث وصلت إلى 17.5٪ ، تليها الإلكترونيات الاستهلاكية ( 16.6٪) والسيارات (16.1٪).مع التطور السريع للإلكترونيات الاستهلاكية وصناعات السيارات ، سيتم توسيع مجالات تطبيق الطباعة ثلاثية الأبعاد في هذين المجالين في المستقبل.

من حيث الحجم الصناعي ، وفقًا لإسقاط CIC ، يبلغ متوسط ​​معدل النمو السنوي المركب للطباعة ثلاثية الأبعاد في 2021-2025 حوالي 26.59٪ ، وسيصل إلى 70.1 مليار يوان في عام 2025. تغطي الطباعة ثلاثية الأبعاد ثلاثة جوانب: المعدات والمواد والخدمات التي تمثل معدات الطباعة الغالبية منها.وفقًا للبيانات الصادرة عن CCID ، بلغ حجم صناعة معدات الطباعة ثلاثية الأبعاد في الصين في عام 2020 9.254 مليار يوان ، وهو ما يمثل أعلى نسبة.في الوقت الحالي ، لا يزال سعر معدات الطباعة ثلاثية الأبعاد مرتفعًا نسبيًا ، فمن ناحية ، ينشأ من براءات الاختراع والاحتكارات الأجنبية ، من ناحية أخرى ، لأن صناعة الصين ثلاثية الأبعاد بدأت متأخرة ، والطلب صغير ، ودرجة الاستقلال الذاتي قليل.مع ترقية وتطوير صناعة التصنيع الراقية في الصين ، وتطوير التكنولوجيا وانخفاض التكاليف ، ستظهر صناعة الطباعة ثلاثية الأبعاد في الصين اتجاهًا لزيادة التوطين في المستقبل.يعد التعاون الوثيق بين الشركات المصنعة للأجهزة أمرًا بالغ الأهمية لدفع نطاق تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد.لا تركز Guanghui Laser على البحث والابتكار في تكنولوجيا منتجات الليزر فحسب ، بل تركز أيضًا على الاستكشاف المستمر في مجال تكنولوجيا المعالجة بالليزر ، وهي ملتزمة بمساعدة العملاء في حل مشكلات التطبيق.كشركة مصنعة رائدة لمعدات الطباعة ثلاثية الأبعاد في الصين ، فإن شركة Micron Speed ​​Manufacturing على دراية بجميع جوانب الطباعة ثلاثية الأبعاد ، ولديها فريق من الاستشاريين ذوي الخبرة لتزويد العملاء بمنتجات راقية في مجال الطباعة ثلاثية الأبعاد الاحترافية.في المستقبل ، ستعمل Guanghui Laser مع Us Light Speed ​​Manufacturing لتعزيز تطبيق وتطوير تقنية الطباعة بالليزر ثلاثية الأبعاد في الصين والمساعدة في الترقية الصناعية.