레이저 3D 프린팅의 기초
금속 재료의 적층 가공(3D 프린팅)은 항공, 항공 우주, 내비게이션, 차량, 금형 제조, 의료 장비 및 기타 분야에서 큰 수요가 있습니다.현재 금속 적층 제조 공정에 사용되는 열원은 레이저 빔, 전자 빔, 마이크로 빔 플라즈마 및 소결 입열 등의 세 가지 고 에너지 빔을 포함하며 그 중 레이저 빔이 가장 널리 사용되는 고 에너지 빔입니다. 금속 적층 제조 분야의 빔 열원.전자 빔 및 마이크로 빔 플라즈마 열원과 비교하여 레이저 빔은 미세 스폿, 저비용 및 지정된 재료 위치에 대한 방향성 작용의 이점을 가지고 있어 금속 재료의 순간 용융을 실현하고 퓨전 채널 래핑의 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 및 부품 성형.
레이저 3D 프린팅에 사용되는 레이저에는 섬유 레이저, 반도체 레이저, Nd:YAG 레이저 및 CO2 레이저가 있습니다.다른 재료는 다른 파장의 다른 레이저를 흡수합니다.일반적으로 프린팅 폴리머는 주로 CO2 레이저이며 금속 분말의 3D 프린팅은 주로 파이버 레이저를 사용합니다.다양한 가공 방법에 따라 레이저 적층 제조는 선택적 레이저 소결, 선택적 레이저 용융, 직접 금속 레이저 소결, 레이저 분말 증착, 직접 금속 증착 등으로 나눌 수 있습니다.그 중 선택적 레이저 용융(SLM)은 현재 가장 널리 사용되는 금속 레이저 3D 프린팅 기술 중 하나입니다.선택적 레이저 용융(SLM) 인쇄 장치의 기본 구조가 그림에 나와 있습니다.인쇄하기 전에 3D 모델을 레이어링한 다음 스캔 궤적을 결정합니다.첫 번째 단계는 주걱으로 테이블을 고르게 긁고 그 위에 분말 층을 놓는 것입니다.두 번째 단계는 레이저를 사용하여 이 분말 층의 특정 궤적을 스캔하여 이를 녹이고 인쇄 층을 실현하는 것입니다.세 번째 단계는 테이블을 한 층 아래로 이동한 다음 위 작업을 순환하여 인쇄 레이어가 아래에서 위로 쌓이도록 하여 인쇄할 3D 부품이 형성되도록 합니다.산화를 방지하기 위해 전체 공정에는 작업 챔버에서 공기를 추출하고 불활성 가스로 채우는 작업이 포함됩니다.
▲ SLM 프린팅 장비의 기본 원리
레이저 3D 프린팅에서 레이저에 대한 수요
레이저 3D 프린팅용 레이저에 대한 수요는 주로 두 가지 측면, 즉 전력 및 전력 안정성, 다른 한편으로는 빔 품질 및 스폿 크기에 반영됩니다.(1) 전력 및 전력 안정성 3D 프린팅 성형 공정은 주로 레이저의 열 효과에 의존하며 레이저 강도는 재료를 녹이기 위해 특정 에너지 임계값을 초과해야 하므로 레이저의 평균 출력 전력에 더 많은 주의를 기울여야 합니다. 레이저의 펄스 모드에 민감하지 않기 때문에 일반적으로 연속 광섬유 레이저를 사용하며 전력은 대략 100W에서 1000W 사이에서 분포됩니다.모델이 클수록 더 많은 레이어가 있고 인쇄 시간이 길어집니다.일반적인 지속 시간은 몇 시간에서 수십 시간입니다.따라서 레이저의 장기간 안정적인 작동에 대한 요구 사항이 높습니다.온도가 높으면 금속 분말이 과도하게 연소되거나 다른 성형 부품이 다시 녹을 수 있습니다.온도가 낮고, 금속 분말이 완전히 녹지 않고, 접착력이 부족하며, 성형 부재의 형상이 유지되지 않을 수 있다.따라서 레이저의 출력 안정성은 인쇄 품질에 매우 중요합니다.(2) 빔 품질 및 스폿 크기 빔 품질 및 스폿 크기는 인쇄 정확도의 핵심 매개변수 중 하나를 반영합니다.3D 프린팅은 레이저 빔 스캐닝으로 형성되며, 레이저 스폿이 작을수록 스캐닝 정확도가 높아지고, 프린팅된 모델의 해상도가 높아지고, 프린팅된 부품의 표면이 육안으로 더 섬세하게 보입니다.빔 질량은 일반적으로 BPP 또는 M2로 특징지어지며 M2가 1에 가까울수록 빔 품질이 좋을수록 레이저 에너지가 더 집중되고 주변 열에 미치는 영향이 작아집니다.동시에 빔 품질이 좋을수록 해당 발산 각도가 작아지고 초점이 맞춰진 스폿도 그에 따라 작아집니다.
GW 레이저 및 패스트폼의 3D 프린팅 분야 탐색
3D 프린팅 기술의 부상과 함께 고휘도 파이버 레이저의 글로벌 리더인 GW Laser Tech는 3D 프린팅 애플리케이션을 위한 500W 단일 모드 10μm/14μm CW 파이버 레이저를 출시하면서 이 애플리케이션 분야에서도 적극적으로 탐색하고 있습니다. 의료 기기, 자동차 부품, 항공 우주 및 기타 분야.그 중 10μm와 14μm의 서로 다른 코어 직경 크기는 스폿의 크기를 결정하며 주로 레이저 출력 밀도, 즉 동일한 출력 조건에서 단위 면적당 광 에너지에 영향을 미치며 스폿 크기가 작을수록 레이저가 커집니다. 출력 밀도 및 고출력 밀도 스폿은 고 융점 또는 고 반사 금속 분말 인쇄에 적합합니다.
▲ GW 레이저 500W 단일 모드 10μm 파이버 레이저 제품 장점:
➢ 초박형, 경량 설계, 19인치 1.5U 높이 설계, 무게 < 20kg, 소형 구조, 작은 크기, 가벼운 무게로 탁월한 통합 편의성과 유연한 다용성을 제공합니다.
➢ 제품 구조는 폐쇄형 설계를 채택하여 3D 프린팅 환경, IP65 보호 수준에 대한 레이저의 전반적인 신뢰성을 크게 향상시키고 고온, 고습, 고 먼지와 같은 가혹한 환경에서 계속 작동할 수 있습니다.
➢ 최대 출력은 500W로 오스테나이트계 스테인리스강, 마르텐사이트계 스테인리스강, 티타늄 합금, 니켈계 초합금, 알루미늄 합금, 마그네슘 합금 등 일반적으로 사용되는 금속 재료를 형성하기에 충분합니다.
➢ 매우 긴 인쇄의 프로세스 일관성을 보장하기 위해 우수한 전력 안정성, 시간당 변동 <0.5%.
➢ 좋은 빔 품질, M2<1.1, 단일 모드 10/14μm 섬유 출력, 작은 출력 스폿, 높은 인쇄 정확도.
패스트폼은 3D프린팅 기술 및 장비 연구개발 전문기업으로 최고의 래피드 프로토타이핑 서비스 및 지원 솔루션을 제공할 수 있습니다.GW레이저와 긴밀한 협력 관계를 구축했으며, 향후 항공우주, 자동차 모델, 바이오의약 및 기타 분야의 핵심 부품에 대한 3D 프린팅 테스트 및 연구를 수행할 예정이다.FF-M140 싱글레이저 제품, FF-M150 티칭특수모델, FF-M180D 듀얼레이저 구강특수모델, FF-M300H 1000W 고출력레이저 산업용모델, FF-M500 듀얼레이저모델, FF-M800 4레이저제품 출시, 그들 모두는 대량 생산을 달성하고 맞춤형 현지화 솔루션을 지원합니다.독립적으로 개발된 다중 레이저 슬라이싱 및 경로 생성 소프트웨어 FastLayer.장비는 완전 자동으로 제어되며 무인 상태입니다.▲ Mesothesonic 제조 FF-M180D 이중 레이저 금속 3D 프린터 이 제품에는 다음과 같은 중요한 장점이 있습니다. ➢ 양방향 및 가변 속도 분말 배치 기술, 높은 분말 활용도.➢ 독립적인 소프트웨어 개발, 자동 슬라이싱 및 경로 계획의 원클릭 완료.➢ 내장형 카메라로 완전 자동 제어, 무인 작동을 원격으로 달성할 수 있습니다.➢ 장비는 강한 안정성과 쉬운 설치로 통합 용접 구조를 채택합니다.
▲ GW 500W 레이저 3D 프린팅 제품을 탑재한 FASTFORM FF-M180D
3D 프린팅 산업의 현황과 발전 전망
현재 3D 프린팅은 급속한 프로토타이핑 시대에 진입했으며 중국 상업 산업 연구소의 통계에 따르면 다운스트림 응용 분야의 기계 산업은 2021년에 가장 큰 비율을 차지하여 17.5%에 도달하고 가전 제품이 그 뒤를 이었습니다. 16.6%) 및 자동차(16.1%).소비자 가전 및 자동차 산업의 급속한 발전과 함께 이 두 분야에서 3D 프린팅의 적용 영역은 앞으로 더욱 확대될 것입니다.
산업 규모 측면에서 CIC의 예측에 따르면 2021-2025년 3D 프린팅의 연평균 복합 성장률은 약 26.59%이며 2025년에는 701억 위안에 도달할 것입니다. 3D 프린팅은 장비, 재료의 세 가지 측면을 다룹니다. 인쇄 장비가 대다수를 차지하는 서비스.CCID가 발표한 자료에 따르면 2020년 중국의 3D 프린팅 장비 산업 규모는 92억5400만 위안으로 가장 높은 비중을 차지한다.현재 3D 프린팅 장비의 가격은 여전히 상대적으로 높으며 한편으로는 외국 특허 및 독점에서 비롯된 반면 중국의 3D 산업은 늦게 시작했기 때문에 수요가 적고 자율성 정도가 낮은.중국 고급 제조 산업의 업그레이드 및 개발, 기술 개발 및 비용 감소로 인해 중국의 3D 프린팅 산업은 향후 현지화 추세를 보일 것입니다.장치 제조업체 간의 긴밀한 협력은 3D 인쇄 기술의 규모를 주도하는 데 매우 중요합니다.Guanghui Laser는 레이저 제품 기술의 연구 및 혁신에 중점을 둘 뿐만 아니라 레이저 가공 기술 분야를 지속적으로 탐구하고 고객이 응용 문제를 해결할 수 있도록 최선을 다하고 있습니다.중국의 선도적인 3D 프린팅 장비 제조업체인 Micron Speed Manufacturing은 3D 프린팅의 모든 측면에 대해 잘 알고 있으며 전문 3D 프린팅 분야에서 고객에게 고급 제품을 제공할 수 있는 숙련된 컨설턴트 팀을 보유하고 있습니다.앞으로 Guanghui Laser는 Us Light Speed Manufacturing과 협력하여 중국에서 레이저 3D 인쇄 기술의 응용 및 개발을 촉진하고 산업 업그레이드를 지원할 것입니다.
게시 시간: 2022년 2월 24일