Асновы лазернай 3D-друку
Адытыўная вытворчасць (3D-друк) металічных матэрыялаў карыстаецца вялікім попытам у авіяцыі, касманаўтыцы, навігацыі, транспартных сродках, вытворчасці прэс-формаў, медыцынскага абсталявання і іншых галінах.У цяперашні час крыніца цяпла, якая выкарыстоўваецца ў працэсе вытворчасці металічных дабавак, уключае ў сябе тры высокаэнергетычныя прамяні: лазерны прамень, электронны прамень, мікрапрамень плазмы і спяканне цеплавой энергіі і г.д., з якіх лазерны прамень з'яўляецца найбольш шырока выкарыстоўваным высокаэнергетычным крыніца цяпла пучка ў галіне вытворчасці металічных дабавак.У параўнанні з электронна-прамянёвай і мікрапрамянёвай плазменнай крыніцай цяпла, лазерны прамень мае перавагі тонкай плямы, нізкай кошту і накіраванага ўздзеяння на зададзенае становішча матэрыялу, што можа рэалізаваць імгненнае плаўленне металічных матэрыялаў і адпавядаць патрабаванням прыціркі каналаў плаўлення і фарміраванне дэталяў.
Лазеры, якія выкарыстоўваюцца ў лазернай 3D-друку, ўключаюць валаконныя лазеры, паўправадніковыя лазеры, лазеры Nd:YAG і CO2-лазеры.Розныя матэрыялы паглынаюць розныя лазеры з рознай даўжынёй хвалі.Увогуле, друкаваны палімер - гэта ў асноўным CO2-лазеры, у той час як 3D-друк металічных парашкоў у асноўным выкарыстоўвае валаконныя лазеры.У адпаведнасці з рознымі метадамі апрацоўкі вытворчасць лазерных дабавак можна падзяліць на селектыўнае лазернае спяканне, селектыўнае лазернае плаўленне, прамое лазернае спяканне металу, лазернае нанясенне парашка, прамое нанясенне металу і гэтак далей.Сярод іх селектыўнае лазернае плаўленне (SLM) у цяперашні час з'яўляецца адной з найбольш шырока выкарыстоўваных тэхналогій лазернай 3D-друку металаў.Асноўная структура друкавальнай прылады селектыўнага лазернага плаўлення (SLM) паказана на малюнку.Перад друкам 3D-мадэль напластоўваецца і затым вызначаецца траекторыя сканавання.Першы крок - раўнамерна саскрабці стол шпателем і нанесці на яго пласт пудры;другі крок, выкарыстоўвайце лазер для сканавання пэўнай траекторыі на гэтым пласце парашка, каб расплавіць яго і стварыць пласт друку;на трэцім этапе перамясціце стол на адзін пласт уніз, а затым выканайце апісаныя вышэй аперацыі так, каб пласт друку складваўся знізу ўверх, каб сфармаваліся 3D-часткі для друку.У мэтах прадухілення акіслення ўвесь працэс прадугледжвае адбор паветра з працоўнай камеры і запаўненне яе інэртным газам.
▲ Асноўныя прынцыпы друкарскага абсталявання SLM
Попыт на лазеры ў лазернай 3D-друку
Попыт на лазеры для лазернай 3D-друку ў асноўным адлюстроўваецца ў двух аспектах: з аднаго боку, магутнасць і стабільнасць магутнасці, з другога боку, якасць прамяня і памер плямы.(1) Магутнасць і стабільнасць магутнасці Працэс фармавання 3D-друку ў асноўным залежыць ад цеплавога эфекту лазера, інтэнсіўнасць лазера павінна перавышаць пэўны парог энергіі, каб расплавіць матэрыял, таму больш увагі надаецца сярэдняй выходнай магутнасці лазера, якая не адчувальны да імпульснага рэжыму лазера, таму звычайна выкарыстоўваюцца бесперапынныя валаконныя лазеры, а магутнасць прыкладна размяркоўваецца паміж 100 Вт і 1000 Вт.Чым больш мадэль, тым больш у ёй слаёў і тым даўжэй час друку.Агульная працягласць вагаецца ад некалькіх гадзін да дзесяткаў гадзін.Таму прад'яўляюцца высокія патрабаванні да доўгатэрміновай стабільнай працы лазераў.Калі тэмпература высокая, металічны парашок можа перагарэць або нават выклікаць пераплаўленне іншых фасонных частак;тэмпература нізкая, металічны парашок не плавіцца цалкам, адгезія недастатковая, і форма сфармаванага элемента можа не падтрымлівацца.Такім чынам, стабільнасць магутнасці лазера мае вырашальнае значэнне для якасці друку.(2) Якасць прамяня і памер плямы Якасць прамяня і памер плямы адлюстроўваюць адзін з ключавых параметраў дакладнасці друку.3D-друк фарміруецца сканаваннем лазерным прамянём, чым менш лазерная пляма, тым вышэй дакладнасць сканавання, тым вышэй раздзяленне раздрукаванай мадэлі і тым больш далікатная паверхня раздрукаванай часткі бачная няўзброеным вокам.Маса пучка звычайна характарызуецца BPP або M2, чым M2 бліжэй да 1, што сведчыць аб тым, што чым лепшая якасць прамяня, чым больш канцэнтраваная энергія лазера, тым меншы ўплыў на навакольнае цяпло;у той жа час, чым лепш якасць прамяня, тым менш адпаведны вугал разыходжання, і сфакусаваная пляма будзе адпаведна менш.
GW Лазер і Fastform's Даследаванні ў галіне 3D-друку
Кампанія GW Laser Tech, як сусветны лідэр у галіне высокаяркіх валаконных лазераў, з ростам тэхналогіі 3D-друку, таксама актыўна вывучае гэтую сферу прымянення, запускаючы аднамодавы 10 мкм/14 мкм CW валаконны лазер магутнасцю 500 Вт для прымянення 3D-друку, для медыцынскія прыборы, аўтамабільныя дэталі, аэракасмічная і іншыя галіны.Сярод іх розны дыяметр стрыжня 10 мкм і 14 мкм вызначае памер плямы, у асноўным уплываючы на шчыльнасць магутнасці лазера, гэта значыць светлавую энергію на адзінку плошчы, пры аднолькавых умовах магутнасці, чым менш памер плямы, тым больш лазер шчыльнасць магутнасці, а пляма высокай шчыльнасці магутнасці падыходзіць для друку металічнага парашка з высокай тэмпературай плаўлення або высокага адлюстравання.
▲ GW лазер 500 Вт аднамодавы 10 мкм валаконны лазер перавагі прадукту:
➢ Ультратонкая, лёгкая канструкцыя, 19 цаляў і вышыня 1,5U, вага < 20 кг, кампактная структура, невялікі памер, лёгкі вага, што забяспечвае беспрэцэдэнтную зручнасць інтэграцыі і гнуткую ўніверсальнасць.
➢ Структура прадукту мае закрытую канструкцыю, што значна павышае агульную надзейнасць лазера для асяроддзя 3D-друку, узровень абароны IP65 і можа працягваць працаваць у цяжкіх умовах, такіх як высокая тэмпература, высокая вільготнасць і высокая запыленасць.
➢ Максімальная магутнасць складае 500 Вт, чаго дастаткова для фарміравання звычайна выкарыстоўваюцца металічных матэрыялаў, такіх як аўстэнітная нержавеючая сталь, мартенсітная нержавеючая сталь, тытанавы сплаў, суперсплаў на аснове нікеля, алюмініевы сплаў, магніевы сплаў і гэтак далей.
➢ Добрая стабільнасць электраэнергіі, ваганні ў гадзіну <0,5%, каб забяспечыць паслядоўнасць працэсу звышдоўгага друку.
➢ Добрая якасць прамяня, M2<1,1, выхад аднамодавага валакна 10/14 мкм, малая выхадная кропка, высокая дакладнасць друку.
FastForm - гэта кампанія, якая спецыялізуецца на даследаваннях і распрацоўцы тэхналогій і абсталявання 3D-друку, якая можа прадастаўляць першакласныя паслугі хуткага прататыпавання і дапаможныя рашэнні.Кампанія наладзіла паглыбленае супрацоўніцтва з GW Laser і ў будучыні будзе праводзіць выпрабаванні 3D-друку і даследаванні ключавых кампанентаў у аэракасмічнай прамысловасці, аўтамабільных мадэлях, біямедыцыне і іншых галінах.Запушчаны адзінкавыя лазерныя прадукты FF-M140, спецыяльная мадэль для навучання FF-M150, спецыяльная мадэль для ротавай паражніны з падвойным лазерам FF-M180D, прамысловая мадэль высокамагутнага лазера FF-M300H 1000 Вт, двайная лазерная мадэль FF-M500, чатыры лазерныя прадукты FF-M800 і усе яны дасягаюць масавай вытворчасці, падтрымліваюць індывідуальныя рашэнні па лакалізацыі.Незалежна распрацаванае праграмнае забеспячэнне FastLayer для шматлазернай нарэзкі і генерацыі траекторый.Абсталяванне цалкам аўтаматычна кіруецца і не абслугоўваецца.▲ Двухлазерны металічны 3D-прынтэр Mesothesonic вытворчасці FF-M180D Гэты прадукт мае наступныя значныя перавагі: ➢ Двухбаковая тэхналогія нанясення парашка з пераменнай хуткасцю, высокае выкарыстанне парашка.➢ Незалежная распрацоўка праграмнага забеспячэння, завяршэнне аўтаматычнай нарэзкі і планавання шляху ў адзін клік.➢ Убудаваная камера, можа дыстанцыйна дасягнуць поўнага аўтаматычнага кіравання, працы без нагляду.➢ Абсталяванне мае інтэграваную зварную канструкцыю з моцнай стабільнасцю і лёгкай устаноўкай
▲ FASTFORM FF-M180D з прадуктамі лазернага 3D-друку GW 500 Вт
Сучаснае становішча і перспектывы развіцця індустрыі 3D-друку
У цяперашні час 3D-друк уступіў у эру хуткага прататыпавання, паводле статыстыкі Кітайскага навукова-даследчага інстытута камерцыйнай прамысловасці, у 2021 годзе найбольшую долю прыпадае на машынабудаўнічую прамысловасць у галіне далейшага прымянення, дасягнуўшы 17,5%, за якой ідзе бытавая электроніка ( 16,6%) і аўтамабільнай (16,1%).З хуткім развіццём бытавой электронікі і аўтамабільнай прамысловасці ў будучыні вобласці прымянення 3D-друку ў гэтых дзвюх галінах будуць яшчэ больш пашырацца.
З пункту гледжання прамысловага маштабу, паводле прагнозу CIC, сярэднегадавы сумарны тэмп росту 3D-друку ў 2021-2025 гадах складзе каля 26,59%, а ў 2025 годзе ён дасягне 70,1 мільярда юаняў. 3D-друк ахоплівае тры аспекты: абсталяванне, матэрыялы і паслугі, большасць з якіх складае паліграфічнае абсталяванне.Згодна з дадзенымі, апублікаванымі CCID, у 2020 годзе аб'ём вытворчасці абсталявання для 3D-друку ў Кітаі склаў 9,254 мільярда юаняў, што складае найбольшую долю.У цяперашні час цана на абсталяванне для 3D-друку па-ранейшаму адносна высокая, з аднаго боку, яна паходзіць ад замежных патэнтаў і манаполій, з другога боку, паколькі 3D-індустрыя Кітая пачалася позна, попыт невялікі, а ступень аўтаноміі высокая нізкі.З мадэрнізацыяй і развіццём высокакласнай апрацоўчай прамысловасці Кітая, развіццём тэхналогій і зніжэннем выдаткаў кітайская індустрыя 3D-друку будзе дэманстраваць тэндэнцыю да павелічэння лакалізацыі ў будучыні.Цеснае супрацоўніцтва паміж вытворцамі прылад мае вырашальнае значэнне для павышэння маштабу тэхналогіі 3D-друку.Guanghui Laser не толькі засяроджваецца на даследаваннях і інавацыях у галіне лазерных тэхналогій, але і пастаянна даследуе тэхналогію лазернай апрацоўкі і імкнецца дапамагаць кліентам вырашаць прыкладныя праблемы.Як вядучы вытворца абсталявання для 3D-друку ў Кітаі, Micron Speed Manufacturing знаёмая з усімі аспектамі 3D-друку і мае дасведчаную каманду кансультантаў, каб прадастаўляць кліентам прадукцыю высокага класа ў галіне прафесійнага 3D-друку.У будучыні Guanghui Laser будзе супрацоўнічаць з Us Light Speed Manufacturing для садзейнічання прымяненню і распрацоўцы тэхналогіі лазернага 3D-друку ў Кітаі і дапамогі прамысловай мадэрнізацыі.
Час публікацыі: 24 лютага 2022 г