Laser-3D-tulostuksen perusteet
Metallimateriaalien additiivinen valmistus (3D-tulostus) on erittäin kysyttyä ilmailussa, ilmailussa, navigoinnissa, ajoneuvoissa, muottien valmistuksessa, lääketieteellisissä laitteissa ja muilla aloilla.Tällä hetkellä metallin lisäaineiden valmistusprosessissa käytettävä lämmönlähde sisältää kolme korkeaenergistä lasersädettä, elektronisädettä, mikrosädeplasmaa ja sintrauslämpösyöttöä jne., joista lasersäde on laajimmin käytetty korkeaenergiainen säde. palkkilämmönlähde metallin lisäaineiden valmistuksen alalla.Elektronisäteen ja mikrosäteen plasmalämmönlähteeseen verrattuna lasersäteen etuna on hieno piste, alhainen hinta ja suunnattu toiminta tiettyyn materiaaliasentoon, mikä voi toteuttaa metallimateriaalien välittömän sulamisen ja täyttää fuusiokanavan lippauksen vaatimukset. ja osan muodostaminen.
Laser-3D-tulostuksessa käytettyjä lasereita ovat kuitulaserit, puolijohdelaserit, Nd:YAG-laserit ja CO2-laserit.Eri materiaalit absorboivat erilaisia lasereita eri aallonpituuksilla.Yleensä painopolymeerinä käytetään pääasiassa CO2-lasereita, kun taas metallijauheiden 3D-tulostuksessa käytetään pääasiassa kuitulasereita.Eri käsittelymenetelmien mukaan laserlisäainevalmistus voidaan jakaa selektiiviseen lasersintraukseen, selektiiviseen lasersulatukseen, suoraan metallilasersintraukseen, laserjauhepinnoitukseen, suoraan metallipinnoitukseen ja niin edelleen.Niistä selektiivinen lasersulatus (SLM) on tällä hetkellä yksi yleisimmin käytetyistä metallilaser-3D-tulostustekniikoista.Selektiivisen lasersulatuslaitteen (SLM) perusrakenne on esitetty kuvassa.Ennen tulostamista 3D-malli kerrostetaan ja sitten määritetään skannausrata.Ensimmäinen vaihe on raaputtaa pöytä tasaisesti lastalla ja asettaa sen päälle kerros jauhetta;toisessa vaiheessa skannaa laserilla tietty liikerata tällä jauhekerroksella sen sulattamiseksi ja painatuskerroksen toteuttamiseksi;Kolmannessa vaiheessa siirrä taulukkoa yksi kerros alaspäin ja toista sitten yllä olevat toiminnot niin, että tulostuskerros pinotaan alhaalta ylöspäin, jolloin tulostettavat 3D-osat muodostuvat.Hapettumisen estämiseksi koko prosessi sisältää ilman poistamisen työkammiosta ja sen täyttämisen inertillä kaasulla.
▲ SLM-tulostuslaitteiden perusperiaatteet
Lasereiden kysyntä laser-3D-tulostuksessa
Laser-3D-tulostukseen käytettävien lasereiden kysyntä heijastuu pääasiassa kahdesta näkökulmasta: toisaalta teho ja tehon stabiilisuus, toisaalta säteen laatu ja pistekoko.(1) Tehon ja tehon vakaus 3D-tulostuksen muodostusprosessi perustuu pääasiassa laserin lämpövaikutukseen, laserin intensiteetin on ylitettävä tietty energiakynnys materiaalin sulattamiseksi, joten enemmän huomiota kiinnitetään laserin keskimääräiseen lähtötehoon, joka ei ole herkkä laserin pulssimoodille, joten sitä käytetään yleensä jatkuvatoimisilla kuitulasereilla ja teho jakautuu karkeasti välillä 100W ja 1000W.Mitä suurempi malli, sitä enemmän kerroksia siinä on ja sitä pidempi tulostusaika.Yleinen kesto vaihtelee muutamasta tunnista kymmeniin tunteihin.Siksi laserien pitkäaikaiselle vakaalle toiminnalle on korkeat vaatimukset.Jos lämpötila on korkea, metallijauhe voi palaa liikaa tai jopa aiheuttaa muiden muodostuneiden osien sulamisen uudelleen;lämpötila on alhainen, metallijauhe ei sula kunnolla, tarttuvuus ei ole riittävä ja muodostetun osan muoto ei välttämättä säily.Siksi laserin tehon vakaus on ratkaisevan tärkeää tulostuslaadun kannalta.(2) Säteen laatu ja pisteen koko Säteen laatu ja pistekoko ovat yksi tulostustarkkuuden tärkeimmistä parametreista.3D-tulostus muodostetaan lasersädeskannauksella, mitä pienempi laserpiste on, mitä suurempi on skannauksen tarkkuus, sitä suurempi on tulostetun mallin resoluutio ja sitä herkempi tulostetun osan pinta näkyy paljaalla silmällä.Säteen massaa kuvaa yleensä BPP tai M2, mitä lähempänä M2 on arvoa 1, mikä osoittaa, että mitä parempi säteen laatu, mitä keskittyneempi laserenergia, sitä pienempi vaikutus ympäröivään lämpöön;samaan aikaan mitä parempi säteen laatu, sitä pienempi vastaava hajautuskulma ja fokusoitu piste on vastaavasti pienempi.
GW Laser ja Fastformin Tutkimus 3D-tulostuksen alalla
GW Laser Tech, joka on maailman johtava korkean kirkkauden kuitulaserien valmistaja 3D-tulostustekniikan nousun myötä, tutkii myös aktiivisesti tällä sovellusalueella ja lanseeraa 500 W:n yksimuotoisen 10 μm/14 μm CW-kuitulaserin 3D-tulostussovelluksiin. lääketieteelliset laitteet, autojen osat, ilmailu ja muilla aloilla.Niistä 10 μm ja 14 μm eri ytimen halkaisijakoko määrää pisteen koon, mikä vaikuttaa pääasiassa laserin tehotiheyteen, eli valoenergiaan pinta-alayksikköä kohti, samoissa tehoolosuhteissa, mitä pienempi pisteen koko, sitä suurempi laser tehotiheys, ja korkean tehotiheyden piste sopii korkean sulamispisteen tai korkean heijastuksen metallijauheen tulostamiseen.
▲ GW laser 500W yksimuoto 10μm kuitulaser tuotteen edut:
➢ Erittäin ohut, kevyt muotoilu, 19 tuuman 1,5 U korkeus, paino < 20 kg, kompakti rakenne, pieni koko, kevyt, mikä tarjoaa vertaansa vailla olevan integrointimukavuuden ja joustavan monipuolisuuden.
➢ Tuotteen rakenne on suljettu, mikä parantaa huomattavasti laserin yleistä luotettavuutta 3D-tulostusympäristössä, IP65-suojaustasoa ja voi jatkaa toimintaansa ankarissa ympäristöissä, kuten korkeassa lämpötilassa, korkeassa kosteudessa ja korkeassa pölyssä.
➢ Suurin teho on 500 W, mikä riittää muodostamaan yleisesti käytettyjä metallimateriaaleja, kuten austeniittista ruostumatonta terästä, martensiittista ruostumatonta terästä, titaaniseosta, nikkelipohjaista superseosta, alumiiniseosta, magnesiumseosta ja niin edelleen.
➢ Hyvä tehon vakaus, vaihtelu per tunti <0,5 % varmistaakseen ultra-pitkän tulostuksen prosessin yhtenäisyyden.
➢ Hyvä säteen laatu, M2<1,1, yksimuotoinen 10/14μm kuitulähtö, pieni tulostuspiste, korkea tulostustarkkuus.
FastForm on 3D-tulostusteknologian ja -laitteiden tutkimukseen ja kehittämiseen erikoistunut yritys, joka pystyy tarjoamaan huippuluokan nopeat prototyyppipalvelut ja tukiratkaisut.Se on solminut syvällisen yhteistyön GW Laserin kanssa ja tekee tulevaisuudessa 3D-tulostustestejä ja -tutkimuksia avainkomponenteista ilmailu-, auto- ja biolääketieteessä sekä muilla aloilla.Lanseerattiin FF-M140 yksilasertuotteet, FF-M150 opetuserikoismalli, FF-M180D kaksoislaser-erikoismalli, FF-M300H 1000 W suuritehoinen laserteollisuusmalli, FF-M500 kaksoislasermalli, FF-M800 neljä lasertuotetta ja ne kaikki saavuttavat massatuotantoa, tukevat räätälöityjä lokalisointiratkaisuja.Itsenäisesti kehitetty monilaserleikkaus- ja polkugenerointiohjelmisto FastLayer.Laite on täysin automaattisesti ohjattu ja ilman valvontaa.▲ Mesotheson-valmistus FF-M180D kaksoislasermetalli 3D-tulostin Tällä tuotteella on seuraavat merkittävät edut: ➢ Kaksisuuntainen ja vaihtelevan nopeuden jauhemaalaustekniikka, korkea jauheen käyttöaste.➢ Itsenäinen ohjelmistokehitys, automaattinen viipalointi ja polun suunnittelu yhdellä napsautuksella.➢ Sisäänrakennettu kamera, voi etäältä saavuttaa täysin automaattisen ohjauksen, ilman valvontaa.➢ Laitteessa on integroitu hitsattu rakenne, vahva vakaus ja helppo asennus
▲ FASTFORM FF-M180D GW 500 W laser 3D-tulostustuotteilla
3D-tulostusalan nykytilanne ja kehitysnäkymät
Tällä hetkellä 3D-tulostus on siirtynyt nopean prototyyppien aikakauteen, Kiinan kaupallisen teollisuuden tutkimuslaitoksen tilastojen mukaan koneteollisuuden osuus loppupään sovelluskentästä on suurin vuonna 2021, 17,5 %, ja seuraavaksi kulutuselektroniikka ( 16,6 %) ja autot (16,1 %).Kulutuselektroniikka- ja autoteollisuuden nopean kehityksen myötä 3D-tulostuksen sovellusalueita näillä kahdella alalla laajennetaan edelleen tulevaisuudessa.
Teollisessa mittakaavassa CIC:n ennusteen mukaan 3D-tulostuksen keskimääräinen vuotuinen kasvuvauhti on noin 26,59 % vuosina 2021-2025 ja se saavuttaa 70,1 miljardia juania vuonna 2025. 3D-tulostus kattaa kolme näkökohtaa: laitteet, materiaalit ja palvelut, joista painolaitteiden osuus on suurin.CCID:n julkaisemien tietojen mukaan Kiinan 3D-tulostuslaiteteollisuuden koko vuonna 2020 on 9,254 miljardia yuania, mikä on suurin osuus.Tällä hetkellä 3D-tulostuslaitteiden hinta on edelleen suhteellisen korkea, toisaalta ne ovat peräisin ulkomaisista patenteista ja monopoleista, toisaalta, koska Kiinan 3D-teollisuus aloitti myöhään, kysyntä on pientä ja autonomian aste on matala.Kiinan huippuluokan valmistusteollisuuden uudistumisen ja kehityksen, teknologian kehityksen ja kustannusten laskun myötä Kiinan 3D-tulostusteollisuus tulee osoittamaan kasvavaa lokalisoitumista tulevaisuudessa.Tiivis yhteistyö laitevalmistajien välillä on ratkaisevan tärkeää 3D-tulostustekniikan mittakaavassa.Guanghui Laser ei vain keskity lasertuoteteknologian tutkimukseen ja innovaatioon, vaan myös jatkuvasti tutkii laserkäsittelytekniikan alaa ja on sitoutunut auttamaan asiakkaita ratkaisemaan sovellusongelmia.Johtavana 3D-tulostuslaitteiden valmistajana Kiinassa Micron Speed Manufacturing tuntee kaikki 3D-tulostuksen näkökohdat, ja sillä on kokenut konsulttitiimi, joka tarjoaa asiakkailleen huippuluokan tuotteita ammattimaisen 3D-tulostuksen alalla.Tulevaisuudessa Guanghui Laser tekee yhteistyötä Us Light Speed Manufacturingin kanssa edistääkseen laser-3D-tulostusteknologian soveltamista ja kehittämistä Kiinassa ja auttaakseen teollisuuden päivityksiä.
Postitusaika: 24.2.2022