A lézeres 3D nyomtatás alapjai
A fémanyagok additív gyártása (3D nyomtatása) nagy keresletet mutat a légi közlekedésben, az űrhajózásban, a navigációban, a járművekben, a szerszámgyártásban, az orvosi berendezésekben és más területeken.Jelenleg a fémadalékok gyártási folyamatában használt hőforrás három nagy energiájú lézersugár, elektronsugár, mikrosugaras plazma és szinterező hőbevitel stb., amelyek közül a lézersugár a legszélesebb körben használt nagy energiájú sugár gerenda hőforrás a fémadalékok gyártása területén.Az elektronsugárral és a mikrosugaras plazma hőforrással összehasonlítva a lézersugár előnye a finom folt, az alacsony költség és a meghatározott anyagpozícióra irányított hatás, amely megvalósítja a fémanyagok azonnali megolvadását és megfelel a fúziós csatorna átlapolásának követelményeinek. és részképzés.
A lézeres 3D nyomtatásban használt lézerek közé tartoznak a szálas lézerek, a félvezetőlézerek, az Nd:YAG lézerek és a CO2 lézerek.A különböző anyagok különböző hullámhosszúságú lézereket nyelnek el.Általánosságban elmondható, hogy a nyomtatási polimer főként CO2 lézer, míg a fémporok 3D nyomtatásához főként szálas lézereket használnak.A különböző feldolgozási módszerek szerint a lézeradalékos gyártás szelektív lézeres szinterezésre, szelektív lézeres olvasztásra, közvetlen fémlézeres szinterezésre, lézeres porleválasztásra, közvetlen fémleválasztásra és így tovább osztható.Közülük a szelektív lézerolvasztás (SLM) jelenleg az egyik legszélesebb körben használt fémlézeres 3D nyomtatási technológia.A szelektív lézerolvasztó (SLM) nyomtatóberendezés alapfelépítése az ábrán látható.Nyomtatás előtt a 3D modellt rétegezzük, majd meghatározzuk a szkennelési pályát.Az első lépés az, hogy egyenletesen kaparjuk le az asztalt egy spatulával, és fektessünk rá egy réteg port;a második lépésben lézerrel pásztázzon le egy adott pályát ezen a porrétegen, hogy megolvasztja és létrehozza a nyomtatási réteget;a harmadik lépésben mozgassa a táblázatot egy réteggel lejjebb, majd végezze el a fenti műveleteket úgy, hogy a nyomtatási réteg alulról felfelé kerüljön egymásra, így kialakulnak a nyomtatandó 3D részek.Az oxidáció megelőzése érdekében a teljes folyamat magában foglalja a levegő elszívását a munkakamrából és annak inert gázzal való feltöltését.
▲ Az SLM nyomtatóberendezések alapelvei
A lézerek iránti kereslet a lézeres 3D nyomtatásban
A lézeres 3D-nyomtatáshoz használt lézerek iránti kereslet elsősorban két szempontból tükröződik: egyrészt a teljesítmény és a teljesítmény stabilitása, másrészt a sugárminőség és a foltméret.(1) Teljesítmény- és teljesítménystabilitás A 3D nyomtatási formázási folyamat elsősorban a lézer hőhatásán alapul, a lézer intenzitásának meg kell haladnia egy bizonyos energiaküszöböt az anyag megolvasztásához, így nagyobb figyelmet fordítanak a lézer átlagos kimeneti teljesítményére, amely nem érzékeny a lézer impulzus üzemmódjára, ezért általában folyamatos szálas lézereket használnak, a teljesítmény pedig nagyjából 100W és 1000W között oszlik meg.Minél nagyobb a modell, annál több réteg van benne, és annál hosszabb a nyomtatási idő.Az általános időtartam néhány órától több tíz óráig terjed.Ezért a lézerek hosszú távú stabil működésével szemben magas követelmények támasztják.Ha a hőmérséklet magas, a fémpor túléghet, vagy akár más képződő részek újraolvadását is okozhatja;a hőmérséklet alacsony, a fémpor nem olvad meg alaposan, a tapadás nem elégséges, és előfordulhat, hogy a kialakított elem alakja nem tartható meg.Ezért a lézer teljesítménystabilitása kulcsfontosságú a nyomtatási minőség szempontjából.(2) Nyaláb minősége és foltmérete A nyaláb minősége és foltmérete a nyomtatási pontosság egyik legfontosabb paraméterét tükrözi.A 3D nyomtatást lézersugaras szkenneléssel alakítják ki, minél kisebb a lézerfolt, minél nagyobb a szkennelés pontossága, annál nagyobb a nyomtatott modell felbontása, és szabad szemmel is annál kényesebb a nyomtatott rész felülete.A sugár tömegét általában BPP vagy M2 jellemezzük, minél közelebb van az M2 az 1-hez, ami azt jelzi, hogy minél jobb a sugárminőség, minél koncentráltabb a lézerenergia, annál kisebb a hatás a környező hőre;ugyanakkor minél jobb a sugárminőség, annál kisebb lesz a megfelelő divergenciaszög, és ennek megfelelően kisebb lesz a fókuszált folt is.
GW Lézeres és Fastform Feltárás a 3D nyomtatás területén
A GW Laser Tech, mint a nagy fényerejű szálas lézerek piacvezetője a 3D nyomtatási technológia térnyerésével, szintén aktívan kutat ezen az alkalmazási területen, és piacra dob egy 500 W-os egymódusú 10 μm/14 μm CW szálas lézert 3D nyomtatási alkalmazásokhoz. orvosi eszközök, autóalkatrészek, repülés és egyéb területek.Közülük 10μm és 14μm eltérő magátmérő határozza meg a folt méretét, ami elsősorban a lézer teljesítménysűrűségét, azaz az egységnyi felületre jutó fényenergiát befolyásolja, azonos teljesítményviszonyok mellett minél kisebb a foltméret, annál nagyobb a lézer. teljesítménysűrűség, és a nagy teljesítménysűrűségű pont alkalmas magas olvadáspontú vagy nagy reflexiós fémpor nyomtatására.
▲ GW lézer 500W egymódusú 10μm szálas lézer termék előnyei:
➢ Ultravékony, könnyű kialakítás, 19 hüvelykes 1,5 U magasságú kialakítás, súly < 20 kg, kompakt szerkezet, kis méret, könnyű súly, páratlan integrációs kényelmet és rugalmas sokoldalúságot biztosít.
➢ A termék szerkezete zárt kialakítású, ami nagymértékben javítja a lézer általános megbízhatóságát a 3D nyomtatási környezetben, az IP65 védelmi szintet, és továbbra is működhet olyan zord környezetben, mint a magas hőmérséklet, magas páratartalom és magas por.
➢ A maximális teljesítmény 500 W, ami elegendő általánosan használt fémanyagok, például ausztenites rozsdamentes acél, martenzites rozsdamentes acél, titánötvözet, nikkel alapú szuperötvözet, alumíniumötvözet, magnéziumötvözet stb.
➢ Jó teljesítménystabilitás, óránkénti ingadozások <0,5%, az ultra-hosszú nyomtatás folyamatkonzisztenciájának biztosítása érdekében.
➢ Jó sugárminőség, M2<1,1, egymódusú 10/14μm szálas kimenet, kis kimeneti pont, nagy nyomtatási pontosság.
A FastForm a 3D nyomtatási technológia és berendezések kutatására és fejlesztésére szakosodott vállalat, amely csúcsminőségű gyors prototípuskészítési szolgáltatásokat és támogató megoldásokat tud nyújtani.Mélyreható együttműködést épített ki a GW Laserrel, és a jövőben 3D-nyomtatási teszteket és kutatásokat fog végezni az űrhajózás, az autóipari modellek, a biomedicina és más területek kulcsfontosságú összetevőiről.Bevezetett FF-M140 egylézeres termékek, FF-M150 oktatási speciális modell, FF-M180D duállézeres orális speciális modell, FF-M300H 1000W nagy teljesítményű lézeres ipari modell, FF-M500 kettős lézeres modell, FF-M800 négy lézeres termék, ill. mindegyik tömeggyártást valósít meg, támogatja a testre szabott lokalizációs megoldásokat.Függetlenül fejlesztett többlézeres szeletelő és útvonalgeneráló szoftver, FastLayer.A berendezés teljesen automatikusan vezérelt és felügyelet nélkül működik.▲ Mezotezonos gyártás FF-M180D kettős lézeres fém 3D nyomtató Ennek a terméknek a következő jelentős előnyei vannak: ➢ Kétirányú és változtatható sebességű porlerakási technológia, magas porfelhasználás.➢ Független szoftverfejlesztés, automatikus szeletelés és útvonaltervezés egy kattintással.➢ Beépített kamera, távolról is elérhető teljesen automatikus vezérlés, felügyelet nélküli működés.➢ A berendezés integrált hegesztett szerkezettel rendelkezik, erős stabilitással és könnyű telepítéssel
▲ FASTFORM FF-M180D GW 500W lézeres 3D nyomtatási termékekkel
A 3D nyomtatóipar jelenlegi helyzete és fejlődési kilátásai
Jelenleg a 3D nyomtatás a gyors prototípuskészítés korszakába lépett, a Kínai Kereskedelmi Ipari Kutatóintézet statisztikái szerint 2021-ben a gépipar képviseli a legnagyobb arányt a downstream alkalmazási területen, elérte a 17,5%-ot, ezt követi a fogyasztói elektronika ( 16,6%) és az autók (16,1%).A szórakoztatóelektronikai és autóipar rohamos fejlődésével a 3D nyomtatás alkalmazási területei ezen a két területen a jövőben tovább bővülnek.
Ipari méreteket tekintve a CIC előrejelzése szerint a 3D nyomtatás átlagos éves összetett növekedési üteme 2021-2025 között körülbelül 26,59%, 2025-ben pedig eléri a 70,1 milliárd jüant. A 3D nyomtatás három szempontot fed le: berendezések, anyagok és szolgáltatások, amelyek többségét a nyomdai berendezések teszik ki.A CCID által közzétett adatok szerint a kínai 3D nyomtatási berendezések iparának mérete 2020-ban 9,254 milliárd jüan, ami a legmagasabb arányt jelenti.A 3D nyomtató berendezések ára jelenleg még viszonylag magas, egyrészt külföldi szabadalmakból, monopóliumokból ered, másrészt azért, mert a kínai 3D ipar későn indult, a kereslet kicsi, az autonómia mértéke alacsony.Kína csúcskategóriás feldolgozóiparának korszerűsítésével és fejlesztésével, a technológia fejlődésével és a költségek csökkenésével a kínai 3D-nyomtatási ipar egyre növekvő lokalizációt fog mutatni a jövőben.Az eszközgyártók közötti szoros együttműködés kritikus fontosságú a 3D nyomtatási technológia léptékének növeléséhez.A Guanghui Laser nemcsak a lézeres terméktechnológia kutatására és innovációjára összpontosít, hanem folyamatosan kutat a lézeres feldolgozási technológia területén is, és elkötelezett amellett, hogy segítse az ügyfeleket az alkalmazási problémák megoldásában.A 3D nyomtatóberendezések vezető kínai gyártójaként a Micron Speed Manufacturing ismeri a 3D nyomtatás minden aspektusát, és tapasztalt tanácsadói csapattal rendelkezik, hogy csúcskategóriás termékeket kínáljon ügyfeleinek a professzionális 3D nyomtatás területén.A jövőben a Guanghui Laser együttműködik az Us Light Speed Manufacturing vállalattal, hogy elősegítse a lézeres 3D nyomtatási technológia alkalmazását és fejlesztését Kínában, és segítse az ipari korszerűsítést.
Feladás időpontja: 2022.02.24