Lazerinio 3D spausdinimo pagrindai
Metalinių medžiagų priedų gamyba (3D spausdinimas) yra labai paklausi aviacijos, kosmoso, navigacijos, transporto priemonių, formų gamybos, medicinos įrangos ir kitose srityse.Šiuo metu metalo priedų gamybos procese naudojamas šilumos šaltinis yra trys didelės energijos pluoštai: lazerio pluoštas, elektronų pluoštas, mikro pluošto plazma ir sukepinimo šilumos įvestis ir kt., iš kurių lazerio spindulys yra plačiausiai naudojamas didelės energijos šaltinis. sijos šilumos šaltinis metalo priedų gamybos srityje.Palyginti su elektronų pluoštu ir mikropluošto plazmos šilumos šaltiniu, lazerio spindulys turi smulkios dėmės, mažos kainos ir kryptingo veikimo privalumus į nurodytą medžiagos padėtį, todėl gali akimirksniu ištirpti metalinės medžiagos ir atitikti sintezės kanalo perdengimo reikalavimus. ir dalių formavimas.
Lazeriniai 3D spausdinimo lazeriai yra skaiduliniai lazeriai, puslaidininkiniai lazeriai, Nd:YAG lazeriai ir CO2 lazeriai.Skirtingos medžiagos sugeria skirtingus skirtingo bangos ilgio lazerius.Apskritai, spausdinimo polimeras daugiausia yra CO2 lazeriai, o metalo miltelių 3D spausdinimui daugiausia naudojami pluoštiniai lazeriai.Pagal skirtingus apdorojimo metodus lazerinių priedų gamyba gali būti suskirstyta į selektyvų lazerinį sukepinimą, selektyvų lazerinį lydymą, tiesioginį metalo lazerinį sukepinimą, lazerinį miltelinį nusodinimą, tiesioginį metalo nusodinimą ir pan.Tarp jų selektyvus lazerinis lydymas (SLM) šiuo metu yra viena plačiausiai naudojamų metalo lazerinio 3D spausdinimo technologijų.Pagrindinė selektyvaus lydymo lazeriu (SLM) spausdinimo įrenginio struktūra parodyta paveikslėlyje.Prieš spausdinant 3D modelis išsluoksniuojamas ir tada nustatoma nuskaitymo trajektorija.Pirmas žingsnis – mentele tolygiai nukrapštyti stalą ir ant jo pakloti pudros sluoksnį;antrasis žingsnis – lazeriu nuskaitykite konkrečią šio miltelių sluoksnio trajektoriją, kad jis ištirptų ir būtų sukurtas spausdinimo sluoksnis;trečias žingsnis, perkelkite lentelę vienu sluoksniu žemyn, o tada atlikite aukščiau nurodytas operacijas, kad spausdinimo sluoksnis būtų sukrautas iš apačios į viršų, kad būtų suformuotos spausdintinos 3D dalys.Siekiant išvengti oksidacijos, visas procesas apima oro ištraukimą iš darbo kameros ir užpildymą inertinėmis dujomis.
▲ Pagrindiniai SLM spausdinimo įrangos principai
Lazerinių 3D spausdinimo lazerių paklausa
Lazerinių 3D spausdinimo lazerių paklausą daugiausia atspindi du aspektai: viena vertus, galios ir galios stabilumas, kita vertus, spindulio kokybė ir taško dydis.(1) Galios ir galios stabilumas 3D spausdinimo formavimo procesas daugiausia priklauso nuo lazerio šiluminio poveikio, lazerio intensyvumas turi viršyti tam tikrą energijos slenkstį, kad ištirptų medžiaga, todėl daugiau dėmesio skiriama vidutinei lazerio išėjimo galiai, nėra jautrus lazerio impulsiniam režimui, todėl dažniausiai naudojami nepertraukiamo pluošto lazeriai, o galia apytiksliai paskirstoma tarp 100W ir 1000W.Kuo didesnis modelis, tuo daugiau sluoksnių ir ilgesnis spausdinimo laikas.Bendra trukmė svyruoja nuo kelių valandų iki dešimčių valandų.Todėl ilgalaikiam stabiliam lazerių darbui keliami aukšti reikalavimai.Jei temperatūra yra aukšta, metalo milteliai gali perdegti arba net iš naujo išsilydyti kitos susidariusios dalys;temperatūra žema, metalo milteliai nevisiškai išsilydo, nepakanka sukibimo ir gali neišlaikyti suformuoto elemento formos.Todėl lazerio galios stabilumas yra labai svarbus spausdinimo kokybei.(2) Spindulio kokybė ir taško dydis Spindulio kokybė ir taško dydis atspindi vieną iš pagrindinių spausdinimo tikslumo parametrų.3D spausdinimas formuojamas skenuojant lazerio spinduliu, kuo mažesnis lazerio taškas, tuo didesnis nuskaitymo tikslumas, tuo didesnė atspausdinto modelio skiriamoji geba, o spausdinamos dalies paviršius matomas plika akimi.Spindulio masė dažniausiai apibūdinama BPP arba M2, kuo M2 arčiau 1, tai rodo, kad kuo geresnė pluošto kokybė, kuo koncentruota lazerio energija, tuo mažesnis poveikis aplinkinei šilumai;tuo pačiu metu, kuo geresnė spindulio kokybė, tuo mažesnis atitinkamas divergencijos kampas, o sufokusuota vieta bus atitinkamai mažesnė.
GW Lazerinis ir „Fastform“. Tyrinėjimas 3D spausdinimo srityje
GW Laser Tech, kaip pasaulinė didelio ryškumo šviesolaidinių lazerių lyderė, auganti 3D spausdinimo technologija, taip pat aktyviai tyrinėja šią taikymo sritį, pristatydama 500 W vienmodžių 10 μm/14 μm CW skaidulų lazerį, skirtą 3D spausdinimo programoms. medicinos prietaisų, automobilių dalių, aviacijos ir kitose srityse.Tarp jų 10 μm ir 14 μm skirtingo šerdies skersmens dydis lemia dėmės dydį, daugiausia įtakos lazerio galios tankiui, ty šviesos energijai ploto vienetui, esant toms pačioms galios sąlygoms, kuo mažesnis taško dydis, tuo didesnis lazeris. galios tankis, o didelio galingumo tankio taškas tinka spausdinti aukštą lydymosi temperatūrą arba didelio atspindžio metalo miltelius.
▲ GW lazerio 500W vieno režimo 10μm pluošto lazerio gaminio privalumai:
➢ Itin plonas, lengvas dizainas, 19 colių 1,5 U aukščio dizainas, svoris < 20 kg, kompaktiška konstrukcija, mažas dydis, lengvas svoris, suteikiantis neprilygstamą integravimo patogumą ir lankstų universalumą.
➢ Gaminio struktūra yra uždara, o tai labai pagerina bendrą lazerio patikimumą 3D spausdinimo aplinkoje, IP65 apsaugos lygį ir gali toliau veikti atšiaurioje aplinkoje, pvz., aukštoje temperatūroje, didelėje drėgmėje ir daug dulkių.
➢ Didžiausia galia yra 500 W, kurios pakanka suformuoti dažniausiai naudojamas metalines medžiagas, tokias kaip austenitinis nerūdijantis plienas, martensitinis nerūdijantis plienas, titano lydinys, nikelio pagrindu pagamintas superlydinys, aliuminio lydinys, magnio lydinys ir pan.
➢ Geras galios stabilumas, svyravimai per valandą <0,5%, kad būtų užtikrintas itin ilgo spausdinimo proceso nuoseklumas.
➢ Gera pluošto kokybė, M2<1,1, vienmodė 10/14μm pluošto išvestis, maža išvesties taškas, didelis spausdinimo tikslumas.
„FastForm“ yra įmonė, kuri specializuojasi 3D spausdinimo technologijų ir įrangos, galinčios teikti aukščiausios klasės greitojo prototipų kūrimo paslaugas ir pagalbinius sprendimus, tyrimus ir plėtrą.Ji užmezgė nuodugnų bendradarbiavimą su „GW Laser“, o ateityje atliks 3D spausdinimo bandymus ir pagrindinių komponentų tyrimus kosmoso, automobilių modelių, biomedicinos ir kitose srityse.Pristatyti vieno lazerio gaminiai FF-M140, specialus mokymo modelis FF-M150, specialus FF-M180D dvigubo lazerio oralinis modelis, FF-M300H 1000 W didelės galios lazerinis pramoninis modelis, FF-M500 dvigubo lazerio modelis, FF-M800 keturi lazeriniai gaminiai ir visi jie pasiekia masinę gamybą, palaiko pritaikytus lokalizavimo sprendimus.Nepriklausomai sukurta kelių lazerių pjaustymo ir kelių generavimo programinė įranga FastLayer.Įranga yra visiškai automatiškai valdoma ir neprižiūrima.▲ Mezotezoninė gamyba FF-M180D dvigubas lazerinis metalinis 3D spausdintuvas Šis gaminys turi šiuos reikšmingus privalumus: ➢ Dviejų krypčių ir kintamo greičio miltelių klojimo technologija, didelis miltelių panaudojimas.➢ Nepriklausomas programinės įrangos kūrimas, automatinio pjaustymo ir kelio planavimo užbaigimas vienu paspaudimu.➢ Integruota kamera, gali nuotoliniu būdu pasiekti visiškai automatinį valdymą, be priežiūros.➢ Įranga turi integruotą suvirintą konstrukciją, pasižyminčią tvirtu stabilumu ir lengvai montuojama
▲ FASTFORM FF-M180D su GW 500W lazerinio 3D spausdinimo produktais
Dabartinė 3D spausdinimo pramonės situacija ir plėtros perspektyvos
Šiuo metu 3D spausdinimas įžengė į greito prototipų kūrimo erą, pagal Kinijos komercinės pramonės tyrimų instituto statistiką, mašinų pramonė 2021 m. sudaro didžiausią dalį tolesnio taikymo srityje ir siekia 17,5 proc., po to seka plataus vartojimo elektronika ( 16,6 proc. ir automobiliai (16,1 proc.).Sparčiai vystantis plataus vartojimo elektronikos ir automobilių pramonei, ateityje 3D spausdinimo taikymo sritys šiose dviejose srityse bus toliau plečiamos.
Kalbant apie pramoninį mastą, pagal CIC prognozę, vidutinis metinis 3D spausdinimo augimo tempas 2021–2025 m. yra apie 26,59%, o 2025 m. jis pasieks 70,1 milijardo juanių. 3D spausdinimas apima tris aspektus: įrangą, medžiagas. ir paslaugas, kurių didžiąją dalį sudaro spausdinimo įranga.Remiantis CCID paskelbtais duomenimis, Kinijos 3D spausdinimo įrangos pramonės mastas 2020 m. yra 9,254 milijardo juanių, o tai sudaro didžiausią dalį.Šiuo metu 3D spausdinimo įrangos kaina vis dar yra gana didelė, viena vertus, ji kyla iš užsienio patentų ir monopolijų, kita vertus, nes Kinijos 3D pramonė prasidėjo vėlai, paklausa nedidelė, o autonomijos laipsnis yra žemas.Tobulėjant ir plėtojant Kinijos aukščiausios klasės gamybos pramonę, tobulėjant technologijoms ir mažėjant sąnaudoms, Kinijos 3D spausdinimo pramonė ateityje parodys didėjančios lokalizacijos tendenciją.Glaudus įrenginių gamintojų bendradarbiavimas yra labai svarbus siekiant padidinti 3D spausdinimo technologijos mastą.„Guanghui Laser“ ne tik daugiausia dėmesio skiria lazerinių gaminių technologijos tyrimams ir naujovėms, bet ir nuolat tyrinėja lazerio apdorojimo technologijas ir yra įsipareigojusi padėti klientams išspręsti taikymo problemas.Kaip pirmaujanti 3D spausdinimo įrangos gamintoja Kinijoje, „Micron Speed Manufacturing“ yra susipažinusi su visais 3D spausdinimo aspektais ir turi patyrusią konsultantų komandą, teikiančią klientams aukščiausios klasės produktus profesionalaus 3D spausdinimo srityje.Ateityje „Guanghui Laser“ bendradarbiaus su „Us Light Speed Manufacturing“, siekdama skatinti lazerinio 3D spausdinimo technologijos taikymą ir plėtrą Kinijoje bei padėti atnaujinti pramonę.
Paskelbimo laikas: 2022-02-24