Լազերային 3D տպագրության հիմունքները
Մետաղական նյութերի հավելանյութերի արտադրությունը (3D տպագրությունը) մեծ պահանջարկ ունի ավիացիայի, օդատիեզերական, նավիգացիայի, տրանսպորտային միջոցների, կաղապարների արտադրության, բժշկական սարքավորումների և այլ ոլորտներում:Ներկայումս մետաղական հավելումների արտադրության գործընթացում օգտագործվող ջերմության աղբյուրը ներառում է լազերային ճառագայթների, էլեկտրոնային ճառագայթների, միկրոճառագայթների պլազմայի և սինթերինգի ջերմային ներածման երեք բարձր էներգիայի ճառագայթներ, որոնցից լազերային ճառագայթը ամենաշատ օգտագործվող բարձր էներգիան է: ճառագայթային ջերմության աղբյուր մետաղական հավելումների արտադրության ոլորտում:Համեմատած էլեկտրոնային ճառագայթների և միկրոճառագայթների պլազմայի ջերմության աղբյուրի հետ, լազերային ճառագայթն ունի նուրբ կետի, ցածր գնի և ուղղորդված գործողությունների առավելությունները նշված նյութի դիրքի նկատմամբ, որը կարող է իրականացնել մետաղական նյութերի ակնթարթային հալեցում և բավարարել միաձուլման ալիքի լապտացման պահանջները: և մասի ձևավորում:
Լազերային 3D տպագրության մեջ օգտագործվող լազերները ներառում են մանրաթելային լազերներ, կիսահաղորդչային լազերներ, Nd:YAG լազերներ և CO2 լազերներ:Տարբեր նյութեր կլանում են տարբեր ալիքի երկարության տարբեր լազերներ:Ընդհանուր առմամբ, տպագրական պոլիմերը հիմնականում CO2 լազերներն են, մինչդեռ մետաղական փոշիների 3D տպագրությունը հիմնականում օգտագործում է մանրաթելային լազերներ։Ըստ մշակման տարբեր մեթոդների, լազերային հավելումների արտադրությունը կարելի է բաժանել ընտրովի լազերային սինթինգի, ընտրովի լազերային հալման, ուղղակի մետաղի լազերային սինթինգի, լազերային փոշի նստվածքի, ուղղակի մետաղի նստվածքի և այլնի:Դրանց թվում, սելեկտիվ լազերային հալեցումը (SLM) ներկայումս մետաղական լազերային 3D տպագրության ամենալայն կիրառվող տեխնոլոգիաներից է։Ընտրովի լազերային հալման (SLM) տպագրական սարքի հիմնական կառուցվածքը ներկայացված է նկարում:Նախքան տպելը, 3D մոդելը շերտավորվում է, այնուհետև որոշվում է սկանավորման հետագիծը:Առաջին քայլը սեղանը սպաթուլայի միջոցով հավասարապես քերելն է և դրա վրա փոշու շերտ դնելը;երկրորդ քայլը, օգտագործեք լազեր՝ փոշու այս շերտի վրա հատուկ հետագիծ սկանավորելու համար՝ այն հալեցնելու և տպագրության շերտ իրականացնելու համար.Երրորդ քայլը աղյուսակը մեկ շերտով տեղափոխեք ներքև, այնուհետև շրջեք վերը նշված գործողությունները, որպեսզի տպագրության շերտը դրվի ներքևից վերև, որպեսզի ձևավորվեն տպման ենթակա 3D մասերը:Օքսիդացումը կանխելու համար ամբողջ գործընթացը ներառում է աշխատանքային խցիկից օդի դուրսբերում և իներտ գազով լցնում:
▲ SLM տպագրական սարքավորումների հիմնական սկզբունքները
Լազերների պահանջարկը լազերային 3D տպագրության մեջ
Լազերային 3D տպագրության համար լազերների պահանջարկը հիմնականում արտացոլված է երկու ասպեկտով՝ մի կողմից՝ հզորության և հզորության կայունության, մյուս կողմից՝ ճառագայթի որակի և կետի չափի։(1) Էլեկտրաէներգիայի և էներգիայի կայունության 3D տպագրության ձևավորման գործընթացը հիմնականում հիմնված է լազերի ջերմային ազդեցության վրա, լազերային ինտենսիվությունը պետք է գերազանցի որոշակի էներգիայի շեմը նյութը հալեցնելու համար, ուստի ավելի մեծ ուշադրություն է դարձվում լազերի միջին ելքային հզորությանը, որը զգայուն չէ լազերի իմպուլսային ռեժիմի նկատմամբ, ուստի այն սովորաբար օգտագործվում է շարունակական մանրաթելային լազերներ, և հզորությունը մոտավորապես բաշխվում է 100W-ից մինչև 1000W:Որքան մեծ է մոդելը, այնքան ավելի շատ շերտեր կան, և այնքան երկար է տպման ժամանակը:Ընդհանուր տևողությունը տատանվում է մի քանի ժամից մինչև տասնյակ ժամ:Ուստի լազերների երկարաժամկետ կայուն աշխատանքի համար բարձր պահանջներ կան:Եթե ջերմաստիճանը բարձր է, մետաղի փոշին կարող է գերայրվել, կամ նույնիսկ առաջացնել այլ ձևավորված մասերի նորից հալվել;ջերմաստիճանը ցածր է, մետաղի փոշին մանրակրկիտ հալված չէ, կպչունությունը բավարար չէ, և ձևավորված անդամի ձևը կարող է չպահպանվել:Հետևաբար, լազերի հզորության կայունությունը շատ կարևոր է տպման որակի համար:(2) Ճառագայթի որակը և կետի չափը Ճառագայթի որակը և կետի չափը արտացոլում են տպագրության ճշգրտության հիմնական պարամետրերից մեկը:3D տպագրությունը ձևավորվում է լազերային ճառագայթով սկանավորմամբ, որքան փոքր է լազերային կետը, այնքան բարձր է սկանավորման ճշգրտությունը, այնքան բարձր է տպագրված մոդելի լուծումը և այնքան ավելի նուրբ է տպագրված մասի մակերեսը տեսանելի անզեն աչքով:Փնջի զանգվածը սովորաբար բնութագրվում է BPP-ով կամ M2-ով, որքան M2-ը մոտ է 1-ին, ինչը ցույց է տալիս, որ որքան լավ է ճառագայթի որակը, այնքան ավելի կենտրոնացված է լազերային էներգիան, այնքան փոքր է ազդեցությունը շրջակա ջերմության վրա.միևնույն ժամանակ, որքան լավ է ճառագայթի որակը, այնքան փոքր կլինի համապատասխան շեղման անկյունը, և կենտրոնացված կետը համապատասխանաբար ավելի փոքր կլինի:
GW Լազերային և Fastform-ը Հետազոտություն 3D տպագրության ոլորտում
GW Laser Tech-ը, որպես բարձր պայծառությամբ օպտիկամանրաթելային լազերների գլոբալ առաջատարը, 3D տպագրության տեխնոլոգիայի աճով, նույնպես ակտիվորեն ուսումնասիրում է այս կիրառական դաշտը՝ գործարկելով 500W մեկ ռեժիմ 10μm/14μm CW օպտիկամանրաթելային լազեր՝ 3D տպագրության ծրագրերի համար։ բժշկական սարքեր, ավտոմոբիլային մասեր, օդատիեզերական և այլ ոլորտներ:Դրանցից 10 մկմ և 14 մկմ միջուկի տարբեր տրամագծերի չափերը որոշում են բծի չափը, որը հիմնականում ազդում է լազերային հզորության խտության վրա, այսինքն՝ լույսի էներգիան մեկ միավորի մակերեսի վրա, նույն հզորության պայմաններում, որքան փոքր է կետի չափը, այնքան մեծ է լազերը։ հզորության խտությունը, և բարձր հզորության խտության կետը հարմար է բարձր հալման կետի կամ բարձր արտացոլման մետաղի փոշի տպելու համար:
▲ GW լազերային 500W մեկ ռեժիմ 10 մկմ մանրաթելային լազերային արտադրանքի առավելությունները.
➢ Չափազանց բարակ, թեթև դիզայն, 19 դյույմ 1.5U բարձրության ձևավորում, քաշը < 20 կգ, կոմպակտ կառուցվածք, փոքր չափսեր, թեթև քաշ, որը տալիս է անզուգական ինտեգրման հարմարավետություն և ճկուն բազմակողմանիություն:
➢ Արտադրանքի կառուցվածքը ընդունում է փակ դիզայն, որը մեծապես բարելավում է լազերի ընդհանուր հուսալիությունը 3D տպագրության միջավայրի համար, IP65 պաշտպանության մակարդակը և կարող է շարունակել գործել կոշտ միջավայրերում, ինչպիսիք են բարձր ջերմաստիճանը, բարձր խոնավությունը և բարձր փոշին:
➢ Առավելագույն հզորությունը 500 Վտ է, ինչը բավարար է սովորաբար օգտագործվող մետաղական նյութերի ձևավորման համար, ինչպիսիք են ավստենիտիկ չժանգոտվող պողպատը, մարտենզիտիկ չժանգոտվող պողպատը, տիտանի համաձուլվածքը, նիկելի վրա հիմնված գերհամաձուլվածքը, ալյումինի համաձուլվածքը, մագնեզիումի համաձուլվածքը և այլն:
➢ Էլեկտրաէներգիայի լավ կայունություն, ժամում տատանումներ <0,5%, ապահովելու գործընթացի հետևողականությունը ծայրահեղ երկարատև տպագրության համար:
➢ Ճառագայթի լավ որակ, M2<1.1, մեկ ռեժիմ 10/14μm մանրաթելային ելք, փոքր ելքային կետ, տպման բարձր ճշգրտություն:
FastForm-ը 3D տպագրության տեխնոլոգիաների և սարքավորումների հետազոտման և մշակման մեջ մասնագիտացած ընկերություն է, որը կարող է ապահովել բարձրակարգ արագ նախատիպային ծառայություններ և օժանդակ լուծումներ:Այն խորը համագործակցություն է հաստատել GW Laser-ի հետ և ապագայում կիրականացնի 3D տպագրության թեստեր և հետազոտություններ օդատիեզերական, ավտոմոբիլային մոդելների, կենսաբժշկության և այլ ոլորտների հիմնական բաղադրիչների վերաբերյալ:Գործարկված FF-M140 մեկ լազերային արտադրանք, FF-M150 ուսուցման հատուկ մոդել, FF-M180D երկակի լազերային բանավոր հատուկ մոդել, FF-M300H 1000W բարձր հզորության լազերային արդյունաբերական մոդել, FF-M500 կրկնակի լազերային մոդել, FF-M800 չորս լազերային արտադրանք և բոլորն էլ հասնում են զանգվածային արտադրության, աջակցում են հարմարեցված տեղայնացման լուծումներին:Անկախ մշակված բազմալազերային կտրատման և ուղու ստեղծման FastLayer ծրագրակազմ:Սարքավորումը լիովին ավտոմատ կերպով կառավարվում է և առանց հսկողության:▲ Մեսոթեզոնիկ արտադրության FF-M180D երկակի լազերային մետաղական 3D տպիչ Այս արտադրանքն ունի հետևյալ նշանակալի առավելությունները.➢ Անկախ ծրագրային ապահովման մշակում, մեկ սեղմումով ավտոմատ կտրատման և ուղու պլանավորման ավարտ:➢ Ներկառուցված տեսախցիկ, կարող է հեռակա կարգով հասնել լիովին ավտոմատ կառավարման, առանց հսկողության շահագործման:➢ Սարքավորումն ընդունում է ինտեգրված եռակցված կառուցվածք՝ ուժեղ կայունությամբ և հեշտ տեղադրմամբ
▲ FASTFORM FF-M180D GW 500W լազերային 3D տպագրության արտադրանքով
3D տպագրության ոլորտի ներկա իրավիճակը և զարգացման հեռանկարները
Ներկայումս 3D տպագրությունը թեւակոխել է արագ նախատիպերի դարաշրջան, համաձայն Չինաստանի Առևտրային արդյունաբերության գիտահետազոտական ինստիտուտի վիճակագրության, 2021 թվականին կիրառական դաշտի մեքենաշինական արդյունաբերությունը ամենամեծ մասնաբաժինն է կազմում՝ հասնելով 17,5%-ի, որին հաջորդում է սպառողական էլեկտրոնիկան ( 16.6%) և ավտոմեքենաներ (16.1%):Սպառողական էլեկտրոնիկայի և ավտոմոբիլային արդյունաբերության արագ զարգացումով, 3D տպագրության կիրառման ոլորտներն այս երկու ոլորտներում ապագայում ավելի կընդլայնվեն:
Արդյունաբերական մասշտաբով, ըստ CIC-ի կանխատեսման, 2021-2025 թվականներին 3D տպագրության միջին տարեկան աճի տեմպը կազմում է մոտ 26,59%, իսկ 2025 թվականին այն կհասնի 70,1 միլիարդ յուանի: 3D տպագրությունը ներառում է երեք ասպեկտ՝ սարքավորումներ, նյութեր: և ծառայություններ, որոնցից տպագրական սարքավորումները մեծամասնություն են կազմում:CCID-ի հրապարակած տվյալների համաձայն՝ Չինաստանի 3D տպագրության սարքավորումների արդյունաբերության մասշտաբը 2020 թվականին կազմում է 9,254 միլիարդ յուան՝ կազմելով ամենաբարձր համամասնությունը։Ներկայումս 3D տպագրության սարքավորումների գինը դեռևս համեմատաբար բարձր է, մի կողմից այն ծագում է օտար արտոնագրերից և մենաշնորհներից, մյուս կողմից, քանի որ Չինաստանի 3D արդյունաբերությունը ուշ է սկսվել, պահանջարկը փոքր է, իսկ ինքնավարության աստիճանը՝ ցածր.Չինաստանի բարձրակարգ արտադրական արդյունաբերության արդիականացման և զարգացման, տեխնոլոգիաների զարգացման և ծախսերի նվազման հետ մեկտեղ, Չինաստանի 3D տպագրության արդյունաբերությունը ապագայում ցույց կտա տեղայնացման աճի միտում:Սարքերի արտադրողների միջև սերտ համագործակցությունը չափազանց կարևոր է 3D տպագրության տեխնոլոգիայի մասշտաբը զարգացնելու համար:Guanghui Laser-ը ոչ միայն կենտրոնանում է լազերային արտադրանքի տեխնոլոգիայի հետազոտության և նորարարության վրա, այլև շարունակաբար ուսումնասիրում է լազերային մշակման տեխնոլոգիայի ոլորտում և պարտավորվում է օգնել հաճախորդներին լուծել կիրառական խնդիրները:Որպես Չինաստանում 3D տպագրության սարքավորումների առաջատար արտադրող, Micron Speed Manufacturing-ը ծանոթ է 3D տպագրության բոլոր ասպեկտներին և ունի փորձառու խորհրդատուների թիմ՝ հաճախորդներին պրոֆեսիոնալ 3D տպագրության ոլորտում բարձրակարգ արտադրանքներ տրամադրելու համար:Ապագայում Guanghui Laser-ը կաշխատի Us Light Speed Manufacturing-ի հետ՝ խթանելու լազերային 3D տպագրության տեխնոլոգիայի կիրառումն ու զարգացումը Չինաստանում և օգնելու արդյունաբերական արդիականացմանը:
Հրապարակման ժամանակը՝ Փետրվար-24-2022