Fundamentos da impresión láser 3D
A fabricación aditiva (impresión 3D) de materiais metálicos ten unha gran demanda en aviación, aeroespacial, navegación, vehículos, fabricación de moldes, equipos médicos e outros campos.Na actualidade, a fonte de calor utilizada no proceso de fabricación de aditivos metálicos inclúe tres feixes de alta enerxía de feixe láser, feixe de electróns, plasma de microfeis e entrada de calor de sinterización, etc., dos cales o raio láser é o de alta enerxía máis utilizado. fonte de calor do feixe no campo da fabricación aditiva metálica.En comparación co feixe de electróns e a fonte de calor de plasma do microfeam, o feixe láser ten as vantaxes de que un punto fino, un baixo custo e unha acción direccional para a posición do material especificado, o que pode realizar a fusión instantánea de materiais metálicos e cumprir os requisitos de lapeado da canle de fusión. e formando parte.
Os láseres utilizados na impresión 3D con láser inclúen láseres de fibra, láseres de semicondutores, láseres Nd:YAG e láseres de CO2.Diferentes materiais absorben diferentes láseres de diferentes lonxitudes de onda.En xeral, o polímero de impresión é principalmente láseres de CO2, mentres que a impresión 3D de po metálico utiliza principalmente láseres de fibra.Segundo os diferentes métodos de procesamento, a fabricación aditiva con láser pódese dividir en sinterización selectiva con láser, fusión selectiva con láser, sinterización directa con láser de metal, deposición de po láser, deposición directa de metal, etc.Entre elas, a fusión selectiva con láser (SLM) é actualmente unha das tecnoloxías de impresión 3D con láser metálico máis utilizadas.Na figura móstrase a estrutura básica dun dispositivo de impresión de fusión selectiva con láser (SLM).Antes de imprimir, o modelo 3D está en capas e despois determínase a traxectoria de exploración.O primeiro paso é raspar uniformemente a mesa cunha espátula e poñer unha capa de po sobre ela;o segundo paso, usar un láser para escanear unha traxectoria específica sobre esta capa de po para fundila e realizar unha capa de impresión;o terceiro paso, move a táboa unha capa cara abaixo e, a continuación, fai un ciclo das operacións anteriores, de xeito que a capa de impresión estea apilada de abaixo cara arriba, para que se formen as partes 3D que se van imprimir.Para evitar a oxidación, todo o proceso implica a extracción de aire da cámara de traballo e o seu enchemento de gas inerte.
▲ Principios básicos dos equipos de impresión SLM
A demanda de láseres na impresión láser 3D
A demanda de láseres para a impresión 3D con láser reflíctese principalmente en dous aspectos: por unha banda, a potencia e estabilidade da potencia, por outra banda, a calidade do feixe e o tamaño do punto.(1) O proceso de formación de impresión 3D de potencia e estabilidade de potencia depende principalmente do efecto térmico do láser, a intensidade do láser debe exceder un determinado limiar de enerxía para derreter o material, polo que se presta máis atención á potencia media de saída do láser, que non é sensible ao modo de pulso do láser, polo que adoita utilizarse láseres de fibra continua, e a potencia distribúese aproximadamente entre 100W e 1000W.Canto máis grande sexa o modelo, máis capas hai e maior tempo de impresión.A duración xeral vai dende unhas poucas horas ata decenas de horas.Polo tanto, existen altos requisitos para o funcionamento estable a longo prazo dos láseres.Se a temperatura é alta, o po metálico pode queimar en exceso, ou mesmo facer que outras partes formadas se volvan fundir;a temperatura é baixa, o po metálico non se funde completamente, a adhesión non é suficiente e a forma do membro formado pode non manterse.Polo tanto, a estabilidade de potencia do láser é fundamental para a calidade de impresión.(2) Calidade do feixe e tamaño do punto A calidade do feixe e o tamaño do punto reflicten un dos parámetros fundamentais da precisión da impresión.A impresión 3D fórmase mediante a dixitalización con raio láser, canto menor sexa o punto láser, maior será a precisión da dixitalización, maior será a resolución do modelo impreso e canto máis delicada sexa a superficie da parte impresa visible a simple vista.A masa do feixe caracterízase normalmente por BPP ou M2, canto máis preto estea M2 de 1, o que indica que canto mellor sexa a calidade do feixe, canto máis concentrada sexa a enerxía do láser, menor será o impacto sobre a calor circundante;ao mesmo tempo, canto mellor sexa a calidade do feixe, menor será o ángulo de diverxencia correspondente e o punto enfocado será menor.
GW Láser e Fastforms Exploración no campo da impresión 3D
GW Laser Tech, como líder mundial en láseres de fibra de alto brillo, co aumento da tecnoloxía de impresión 3D, tamén está a explorar activamente neste campo de aplicación, lanzando un láser de fibra CW monomodo 10μm/14μm de 500W para aplicacións de impresión 3D, para dispositivos médicos, pezas de automóbiles, aeroespacial e outros campos.Entre eles, o tamaño do diámetro do núcleo de 10 μm e 14 μm determina o tamaño do punto, afectando principalmente á densidade de potencia do láser, é dicir, a enerxía luminosa por unidade de área, nas mesmas condicións de potencia, canto menor sexa o tamaño do punto, maior será o láser. densidade de potencia e o punto de alta densidade de potencia é axeitado para imprimir po de metal de alto punto de fusión ou de alta reflexión.
▲ Vantaxes do produto láser de fibra GW 500W monomodo 10μm:
➢ Deseño ultrafino e lixeiro, deseño de altura de 19 polgadas 1.5U, peso <20 kg, estrutura compacta, tamaño pequeno, peso lixeiro, que proporciona unha comodidade de integración incomparable e versatilidade flexible.
➢ A estrutura do produto adopta un deseño pechado, o que mellora moito a fiabilidade xeral do láser para o ambiente de impresión 3D, o nivel de protección IP65 e pode seguir funcionando en ambientes duros, como temperaturas elevadas, humidade elevada e po.
➢ A potencia máxima é de 500 W, que é suficiente para formar materiais metálicos de uso común como aceiro inoxidable austenítico, aceiro inoxidable martensítico, aliaxe de titanio, superaliaxe a base de níquel, aliaxe de aluminio, aliaxe de magnesio, etc.
➢ Boa estabilidade de enerxía, flutuacións por hora <0,5%, para garantir a consistencia do proceso de impresión ultra longa.
➢ Boa calidade do feixe, M2<1.1, saída de fibra monomodo 10/14μm, pequeno punto de saída, alta precisión de impresión.
FastForm é unha empresa especializada na investigación e desenvolvemento de tecnoloxía e equipos de impresión 3D, que pode ofrecer servizos de prototipado rápido e solucións de apoio de primeira liña.Estableceu unha cooperación profunda con GW Laser e no futuro realizará probas de impresión 3D e investigacións sobre compoñentes clave en modelos aeroespaciais, automotivos, biomedicina e outros campos.Produtos láser único FF-M140 lanzado, modelo especial de ensino FF-M150, modelo especial oral láser dual FF-M180D, modelo industrial de láser de alta potencia FF-M300H 1000W, modelo láser dual FF-M500, catro produtos láser FF-M800 e todos eles conseguen produción en masa, admiten solucións de localización personalizadas.Software de xeración de camiños e corte multiláser desenvolvido de forma independente FastLayer.O equipo está totalmente controlado e desatendido.▲ Impresora 3D metálica láser dual FF-M180D de fabricación mesotesónica Este produto ten as seguintes vantaxes significativas: ➢ Tecnoloxía de colocación de po bidireccional e de velocidade variable, alta utilización de po.➢ Desenvolvemento de software independente, finalización dun clic do corte automático e planificación de rutas.➢ Cámara incorporada, pode lograr de forma remota un control totalmente automático, un funcionamento desatendido.➢ O equipo adopta unha estrutura soldada integrada, cunha forte estabilidade e fácil instalación
▲ FASTFORM FF-M180D con produtos de impresión 3D láser GW 500W
A situación actual e as perspectivas de desenvolvemento da industria da impresión 3D
Na actualidade, a impresión 3D entrou na era do prototipado rápido, segundo as estatísticas do Instituto de Investigación da Industria Comercial de China, a industria de maquinaria no campo de aplicación posterior representa a maior proporción en 2021, alcanzando o 17,5%, seguida da electrónica de consumo ( 16,6%) e automóbiles (16,1%).Co rápido desenvolvemento da industria da electrónica de consumo e da automoción, as áreas de aplicación da impresión 3D nestes dous campos ampliaranse aínda máis no futuro.
En termos de escala industrial, segundo a proxección de CIC, a taxa de crecemento composto anual media da impresión 3D en 2021-2025 é de aproximadamente 26,59%, e alcanzará os 70,1 millóns de yuans en 2025. A impresión 3D abrangue tres aspectos: equipos, materiais e servizos, dos que os equipos de impresión representan a maioría.Segundo os datos publicados polo CCID, a escala da industria de equipos de impresión 3D de China en 2020 é de 9.254 millóns de yuans, o que supón a maior proporción.Na actualidade, o prezo dos equipos de impresión 3D aínda é relativamente alto, por unha banda, procede de patentes e monopolios estranxeiros, por outra banda, porque a industria 3D de China comezou tarde, a demanda é pequena e o grao de autonomía é baixo.Coa actualización e desenvolvemento da industria de fabricación de gama alta de China, o desenvolvemento da tecnoloxía e o descenso dos custos, a industria de impresión 3D de China mostrará unha tendencia de aumento da localización no futuro.A estreita colaboración entre os fabricantes de dispositivos é fundamental para impulsar a escala da tecnoloxía de impresión 3D.Guanghui Laser non só se centra na investigación e innovación da tecnoloxía de produtos láser, senón que tamén explora continuamente o campo da tecnoloxía de procesamento con láser e comprométese a axudar aos clientes a resolver os problemas de aplicación.Como fabricante líder de equipos de impresión 3D en China, Micron Speed Manufacturing está familiarizado con todos os aspectos da impresión 3D e conta cun equipo experimentado de consultores para ofrecer aos clientes produtos de alta gama no campo da impresión 3D profesional.No futuro, Guanghui Laser traballará con Us Light Speed Manufacturing para promover a aplicación e desenvolvemento da tecnoloxía de impresión 3D con láser en China e axudar á actualización industrial.
Hora de publicación: 24-feb-2022