Osnove laserskog 3D štampanja
Aditivna proizvodnja (3D štampa) metalnih materijala je veoma tražena u vazduhoplovstvu, vazduhoplovstvu, navigaciji, vozilima, proizvodnji kalupa, medicinskoj opremi i drugim oblastima.Trenutno, izvor toplote koji se koristi u procesu proizvodnje metalnih aditiva uključuje tri visokoenergetska snopa laserskog snopa, elektronskog snopa, mikro snopa plazme i toplote za sinterovanje, itd., od kojih je laserski snop najrasprostranjeniji visokoenergetski snop snop izvora toplote u oblasti proizvodnje metalnih aditiva.U poređenju sa izvorom toplote elektronskih zraka i mikrosnopa plazme, laserski snop ima prednosti fine tačke, niske cene i usmerenog delovanja na određeni položaj materijala, koji može da realizuje trenutno topljenje metalnih materijala i ispuni zahteve preklapanja kanala fuzije. i formiranje delova.
Laseri koji se koriste u laserskoj 3D štampi uključuju lasere s vlaknima, poluvodičke lasere, Nd:YAG lasere i CO2 lasere.Različiti materijali apsorbuju različite lasere različitih talasnih dužina.Generalno, polimer za štampanje je uglavnom CO2 laser, dok se za 3D štampanje metalnog praha uglavnom koriste laseri sa vlaknima.Prema različitim metodama obrade, proizvodnja laserskih aditiva može se podijeliti na selektivno lasersko sinteriranje, selektivno lasersko taljenje, direktno lasersko sinteriranje metala, lasersko taloženje praha, direktno taloženje metala i tako dalje.Među njima, selektivno lasersko topljenje (SLM) je trenutno jedna od najčešće korištenih tehnologija 3D laserskog štampanja metala.Osnovna struktura uređaja za selektivno lasersko topljenje (SLM) štampača je prikazana na slici.Prije štampanja, 3D model se slojevito i zatim određuje putanja skeniranja.Prvi korak je ravnomjerno struganje stola lopaticom i postavljanje sloja praha na njega;drugi korak, koristite laser da skenirate određenu putanju na ovom sloju praha da ga otopite i ostvarite sloj štampe;treći korak, pomerite tabelu za jedan sloj naniže, a zatim ciklirajte gore navedene operacije, tako da se sloj za štampanje naslaga odozdo prema gore, tako da se formiraju 3D delovi koji se štampaju.Kako bi se spriječila oksidacija, cijeli proces uključuje izvlačenje zraka iz radne komore i njeno punjenje inertnim plinom.
▲ Osnovni principi opreme za SLM štampanje
Potražnja za laserima u laserskoj 3D štampi
Potražnja za laserima za lasersko 3D štampanje uglavnom se ogleda u dva aspekta: s jedne strane, snaga i stabilnost snage, s druge strane, kvalitet zraka i veličina tačke.(1) Stabilnost snage i snage Proces oblikovanja 3D štampanja uglavnom se oslanja na termalni efekat lasera, intenzitet lasera mora premašiti određeni energetski prag da bi se materijal otopio, pa se više pažnje poklanja prosječnoj izlaznoj snazi lasera, koja nije osjetljiv na pulsni način rada lasera, pa se najčešće koriste kontinualni fiber laseri, a snaga je grubo raspoređena između 100W i 1000W.Što je veći model, to je više slojeva i duže vrijeme štampe.Opšte trajanje kreće se od nekoliko sati do desetina sati.Stoga postoje visoki zahtjevi za dugotrajan stabilan rad lasera.Ako je temperatura visoka, metalni prah može pregorjeti ili čak uzrokovati ponovno topljenje drugih formiranih dijelova;temperatura je niska, metalni prah nije dobro otopljen, adhezija nije dovoljna, a oblik formiranog elementa možda neće biti održan.Stoga je stabilnost snage lasera ključna za kvalitet štampe.(2) Kvalitet zraka i veličina tačke Kvalitet zraka i veličina tačke odražavaju jedan od ključnih parametara tačnosti štampe.3D štampa se formira skeniranjem laserskog snopa, što je laserska tačka manja, to je veća tačnost skeniranja, veća je rezolucija štampanog modela i delikatnija površina odštampanog dela je vidljiva golim okom.Masu snopa obično karakteriše BPP ili M2, što je M2 bliže 1, što ukazuje da što je kvalitet snopa bolji, što je energija lasera koncentrisana, to je manji uticaj na okolnu toplotu;istovremeno, što je bolji kvalitet zraka, manji je odgovarajući ugao divergencije, a fokusna tačka će biti odgovarajuće manja.
GW Laser i Fastform's Istraživanje u oblasti 3D štampe
GW Laser Tech, kao globalni lider u laserima s vlaknima visoke svjetline, s porastom tehnologije 3D printanja, također aktivno istražuje u ovoj oblasti primjene, lansirajući 500W single-mode 10μm/14μm CW vlaknasti laser za aplikacije 3D printanja, za medicinski uređaji, automobilski dijelovi, vazduhoplovstvo i druga polja.Među njima, 10μm i 14μm različite veličine prečnika jezgre određuju veličinu mrlje, uglavnom utičući na gustinu snage lasera, odnosno na energiju svetlosti po jedinici površine, pod istim uslovima snage, što je manja veličina tačke, veći je laser gustina snage, a mjesto visoke gustine snage pogodno je za štampanje visoke tačke topljenja ili metalnog praha visoke refleksije.
▲ Prednosti proizvoda GW lasera 500W single mode 10μm fiber lasera:
➢ Ultra tanak, lagan dizajn, dizajn visine 19 inča i 1,5U, težina < 20 kg, kompaktna struktura, mala veličina, mala težina, pruža neusporedivu pogodnost integracije i fleksibilnu svestranost.
➢ Struktura proizvoda ima zatvoreni dizajn, što uvelike poboljšava ukupnu pouzdanost lasera za okruženje 3D štampanja, nivo zaštite IP65 i može nastaviti da radi u teškim okruženjima kao što su visoka temperatura, visoka vlažnost i visoka prašina.
➢ Maksimalna snaga je 500W, što je dovoljno za formiranje uobičajeno korišćenih metalnih materijala kao što su austenitni nerđajući čelik, martenzitni nerđajući čelik, legura titana, superlegura na bazi nikla, legura aluminijuma, legura magnezijuma i tako dalje.
➢ Dobra stabilnost snage, fluktuacije po satu <0,5%, kako bi se osigurala konzistentnost procesa ultra dugog štampanja.
➢ Dobar kvalitet snopa, M2<1.1, single-mode 10/14μm izlaz vlakana, mala izlazna tačka, visoka tačnost štampe.
FastForm je kompanija specijalizovana za istraživanje i razvoj tehnologije i opreme za 3D štampanje, koja može da pruži vrhunske usluge brze izrade prototipa i prateća rešenja.Uspostavila je dubinsku saradnju sa GW Laserom, a u budućnosti će sprovoditi testove 3D štampanja i istraživanja ključnih komponenti u vazduhoplovstvu, automobilskim modelima, biomedicini i drugim oblastima.Lansirani FF-M140 pojedinačni laserski proizvodi, FF-M150 nastavni specijalni model, FF-M180D dvostruki laser oralni specijalni model, FF-M300H 1000W laserski industrijski model velike snage, FF-M500 dvostruki laserski model, FF-M800 četiri laserska proizvoda, i svi oni postižu masovnu proizvodnju, podržavaju prilagođena rješenja za lokalizaciju.Nezavisno razvijen softver za višelasersko rezanje i generiranje putanja FastLayer.Oprema je potpuno automatski kontrolisana i bez nadzora.▲ Mezotezonska proizvodnja FF-M180D dvostruki laserski metalni 3D štampač Ovaj proizvod ima sljedeće značajne prednosti: ➢ Dvosmjerna i tehnologija nanošenja praha s promjenjivom brzinom, visoka iskorištenost praha.➢ Samostalni razvoj softvera, dovršetak automatskog rezanja i planiranja putanje jednim klikom.➢ Ugrađena kamera, može daljinski postići potpuno automatsku kontrolu, rad bez nadzora.➢ Oprema ima integrisanu zavarenu strukturu, sa jakom stabilnošću i jednostavnom ugradnjom
▲ FASTFORM FF-M180D sa proizvodima za lasersko 3D štampanje GW 500W
Trenutna situacija i perspektive razvoja industrije 3D printanja
Trenutno, 3D štampanje je ušlo u eru brze izrade prototipa, prema statistikama kineskog instituta za istraživanje komercijalne industrije, industrija mašina u oblasti nizvodne primene čini najveći udeo u 2021. godini, dostižući 17,5%, a zatim sledi potrošačka elektronika ( 16,6%) i automobili (16,1%).S brzim razvojem potrošačke elektronike i automobilske industrije, područja primjene 3D štampe u ova dva polja će se dalje proširiti u budućnosti.
U industrijskom razmjeru, prema projekciji CIC-a, prosječna godišnja stopa rasta 3D štampe u 2021-2025. iznosi oko 26,59%, a dostići će 70,1 milijardu juana u 2025. 3D štampanje pokriva tri aspekta: opremu, materijale i usluge, od kojih štamparska oprema čini većinu.Prema podacima koje je objavio CCID, obim kineske industrije opreme za 3D štampanje u 2020. iznosi 9,254 milijarde juana, što predstavlja najveći udio.Trenutno je cijena opreme za 3D štampanje još uvijek relativno visoka, s jedne strane potiče od stranih patenata i monopola, s druge strane, jer je kineska 3D industrija kasno počela, potražnja je mala, a stepen autonomije je nizak. nisko.Uz nadogradnju i razvoj kineske vrhunske proizvodne industrije, razvoj tehnologije i pad troškova, kineska industrija 3D printanja pokazat će trend povećanja lokalizacije u budućnosti.Bliska suradnja između proizvođača uređaja ključna je za povećanje razmjera tehnologije 3D printanja.Guanghui Laser se ne fokusira samo na istraživanje i inovacije tehnologije laserskih proizvoda, već i kontinuirano istražuje u području tehnologije laserske obrade, te je posvećen pomaganju kupcima u rješavanju problema aplikacija.Kao vodeći proizvođač opreme za 3D štampanje u Kini, Micron Speed Manufacturing je upoznat sa svim aspektima 3D štampanja i ima iskusan tim konsultanata koji kupcima pružaju vrhunske proizvode u oblasti profesionalnog 3D štampanja.U budućnosti, Guanghui Laser će raditi sa Us Light Speed Manufacturing kako bi promovirao primjenu i razvoj tehnologije laserskog 3D štampanja u Kini i pomogao u industrijskoj nadogradnji.
Vrijeme objave: Feb-24-2022