Lāzerdrukas 3D pamati
Metāla materiālu aditīvā ražošana (3D druka) ir ļoti pieprasīta aviācijā, kosmosā, navigācijā, transportlīdzekļos, veidņu ražošanā, medicīnas iekārtās un citās jomās.Pašlaik metāla piedevu ražošanas procesā izmantotais siltuma avots ietver trīs augstas enerģijas starus: lāzera staru, elektronu staru, mikrostaru plazmu un saķepināšanas siltuma ievadi utt., no kuriem lāzera stars ir visplašāk izmantotais augstas enerģijas stars. staru siltuma avots metāla piedevu ražošanas jomā.Salīdzinot ar elektronu staru un mikrostaru plazmas siltuma avotu, lāzera staram ir smalkas vietas priekšrocības, zemas izmaksas un virziena iedarbība uz norādīto materiāla pozīciju, kas var realizēt metāla materiālu tūlītēju kušanu un atbilst kodolsintēzes kanālu pārklāšanas prasībām. un daļu veidošana.
Lāzeru 3D drukāšanā izmantotie lāzeri ietver šķiedru lāzerus, pusvadītāju lāzerus, Nd:YAG lāzerus un CO2 lāzerus.Dažādi materiāli absorbē dažādus dažāda viļņa garuma lāzerus.Kopumā drukāšanas polimērs galvenokārt ir CO2 lāzeri, savukārt metāla pulveru 3D drukāšanai galvenokārt izmanto šķiedru lāzerus.Saskaņā ar dažādām apstrādes metodēm lāzera piedevu ražošanu var iedalīt selektīvajā lāzera saķepināšanā, selektīvajā lāzera kausēšanā, tiešā metāla lāzera saķepināšanā, lāzera pulvera uzklāšanā, tiešā metāla uzklāšanā utt.Tostarp selektīvā lāzerkausēšana (SLM) šobrīd ir viena no visplašāk izmantotajām metāla lāzera 3D drukas tehnoloģijām.Selektīvas lāzerkausēšanas (SLM) drukas iekārtas pamatstruktūra parādīta attēlā.Pirms drukāšanas 3D modelis tiek uzslāņots un pēc tam tiek noteikta skenēšanas trajektorija.Pirmais solis ir vienmērīgi nokasīt galdu ar lāpstiņu un uzklāt uz tā pulvera kārtu;otrajā posmā izmantojiet lāzeru, lai skenētu noteiktu trajektoriju uz šī pulvera slāņa, lai to izkausētu un izveidotu drukas slāni;trešais solis, pārvietojiet tabulu par vienu slāni uz leju un pēc tam veiciet iepriekšminētās darbības ciklu, lai drukas slānis būtu sakrauts no apakšas uz augšu, lai izveidotu drukājamās 3D daļas.Lai novērstu oksidēšanos, viss process ietver gaisa izsūkšanu no darba kameras un piepildīšanu ar inertu gāzi.
▲ SLM drukas iekārtu pamatprincipi
Pieprasījums pēc lāzeriem lāzera 3D drukāšanā
Pieprasījums pēc lāzeriem lāzerdrukāšanai 3D galvenokārt atspoguļojas divos aspektos: no vienas puses, jaudas un jaudas stabilitāte, no otras puses, staru kūļa kvalitāte un vietas izmērs.(1) Jaudas un jaudas stabilitāte 3D drukas formēšanas process galvenokārt ir atkarīgs no lāzera termiskā efekta, lāzera intensitātei ir jāpārsniedz noteikts enerģijas slieksnis, lai izkausētu materiālu, tāpēc lielāka uzmanība tiek pievērsta lāzera vidējai izejas jaudai, kas nav jutīgs pret lāzera impulsa režīmu, tāpēc to parasti izmanto nepārtrauktas šķiedras lāzeri, un jauda ir aptuveni sadalīta no 100 W līdz 1000 W.Jo lielāks modelis, jo vairāk slāņu ir un ilgāks drukāšanas laiks.Vispārējais ilgums svārstās no dažām stundām līdz desmitiem stundu.Tāpēc pastāv augstas prasības lāzeru ilgstošai stabilai darbībai.Ja temperatūra ir augsta, metāla pulveris var pārdegt vai pat izraisīt citu izveidoto daļu pārkausēšanu;temperatūra ir zema, metāla pulveris nav rūpīgi izkusis, adhēzija nav pietiekama, un izveidotā elementa forma var netikt saglabāta.Tāpēc lāzera jaudas stabilitātei ir izšķiroša nozīme drukas kvalitāti.(2) Stara kvalitāte un vietas izmērs Stara kvalitāte un vietas izmērs atspoguļo vienu no galvenajiem drukas precizitātes parametriem.3D druka tiek veidota ar lāzera staru skenēšanu, jo mazāks ir lāzera punkts, jo lielāka ir skenēšanas precizitāte, jo augstāka ir izdrukātā modeļa izšķirtspēja, un ar neapbruņotu aci ir redzama smalkāka apdrukātās daļas virsma.Stara masu parasti raksturo BPP vai M2, jo tuvāk M2 ir 1, kas norāda, ka jo labāka stara kvalitāte, jo koncentrētāka ir lāzera enerģija, jo mazāka ietekme uz apkārtējo siltumu;tajā pašā laikā, jo labāka ir staru kūļa kvalitāte, jo mazāks ir atbilstošais novirzes leņķis, un fokusētais punkts būs attiecīgi mazāks.
GW Lāzers un Fastform's Izpēte 3D drukāšanas jomā
GW Laser Tech, kas ir pasaules līderis augsta spilgtuma šķiedru lāzeru jomā, līdz ar 3D drukāšanas tehnoloģiju attīstību, arī aktīvi pēta šo lietojumu jomu, ieviešot 500 W vienmoda 10 μm/14 μm CW šķiedru lāzeru 3D drukāšanai. medicīnas ierīces, automobiļu daļas, kosmosa un citas jomas.Tostarp 10 μm un 14 μm atšķirīgs serdes diametra izmērs nosaka plankuma lielumu, galvenokārt ietekmējot lāzera jaudas blīvumu, tas ir, gaismas enerģiju uz laukuma vienību, vienādos jaudas apstākļos, jo mazāks vietas izmērs, jo lielāks lāzers jaudas blīvums, un liela jaudas blīvuma vieta ir piemērota augsta kušanas punkta vai augstas atstarošanas metāla pulvera drukāšanai.
▲ GW lāzera 500W viena režīma 10μm šķiedru lāzera produkta priekšrocības:
➢ Īpaši plāns, viegls dizains, 19 collu 1,5 U augstums, svars < 20 kg, kompakta struktūra, mazs izmērs, viegls svars, kas nodrošina nepārspējamas integrācijas ērtības un elastīgu daudzpusību.
➢ Izstrādājuma struktūrai ir slēgts dizains, kas ievērojami uzlabo lāzera vispārējo uzticamību 3D drukāšanas vidē, IP65 aizsardzības līmeni un var turpināt darboties skarbās vidēs, piemēram, augstā temperatūrā, augstā mitrumā un putekļos.
➢ Maksimālā jauda ir 500 W, kas ir pietiekami, lai veidotu tādus plaši izmantotus metāla materiālus kā austenīta nerūsējošais tērauds, martensīta nerūsējošais tērauds, titāna sakausējums, supersakausējums uz niķeļa bāzes, alumīnija sakausējums, magnija sakausējums un tā tālāk.
➢ Laba jaudas stabilitāte, svārstības stundā <0,5%, lai nodrošinātu īpaši ilgas drukāšanas procesa konsekvenci.
➢ Laba staru kūļa kvalitāte, M2<1,1, vienmoda 10/14μm šķiedras izvade, maza izvades vieta, augsta drukas precizitāte.
FastForm ir uzņēmums, kas specializējas 3D drukas tehnoloģiju un aprīkojuma izpētē un attīstībā, kas var nodrošināt augstākās klases ātrās prototipēšanas pakalpojumus un atbalsta risinājumus.Tā ir izveidojusi padziļinātu sadarbību ar GW Laser, un nākotnē veiks 3D drukas testus un galveno komponentu izpēti kosmosa, automobiļu modeļu, biomedicīnas un citās jomās.Izlaisti FF-M140 viena lāzera produkti, FF-M150 mācību speciālais modelis, FF-M180D dubultā lāzera orālais speciālais modelis, FF-M300H 1000 W lieljaudas lāzera industriālais modelis, FF-M500 dubultā lāzera modelis, FF-M800 četri lāzera izstrādājumi un tie visi sasniedz masveida ražošanu, atbalsta pielāgotus lokalizācijas risinājumus.Neatkarīgi izstrādāta vairāku lāzeru griešanas un ceļu ģenerēšanas programmatūra FastLayer.Iekārta ir pilnībā automātiski kontrolēta un bez uzraudzības.▲ Mezotezoniskā ražošana FF-M180D dubultā lāzera metāla 3D printeris Šim produktam ir šādas būtiskas priekšrocības: ➢ Divvirzienu un mainīga ātruma pulvera ieklāšanas tehnoloģija, augsta pulvera izmantošana.➢ Neatkarīga programmatūras izstrāde, automātiskās sagriešanas un ceļa plānošanas pabeigšana ar vienu klikšķi.➢ Iebūvēta kamera, var attālināti sasniegt pilnībā automātisku vadību, bez uzraudzības darbību.➢ Iekārtai ir integrēta metināta struktūra ar spēcīgu stabilitāti un vieglu uzstādīšanu
▲ FASTFORM FF-M180D ar GW 500W lāzera 3D drukas produktiem
3D drukas nozares pašreizējā situācija un attīstības perspektīvas
Pašlaik 3D druka ir iegājusi ātrās prototipēšanas laikmetā, saskaņā ar Ķīnas Komerciālās rūpniecības pētniecības institūta statistiku, mašīnbūves nozare pakārtotajā lietojuma jomā veido lielāko īpatsvaru 2021. gadā, sasniedzot 17,5%, kam seko plaša patēriņa elektronika ( 16,6%) un automašīnas (16,1%).Strauji attīstoties plaša patēriņa elektronikas un automobiļu rūpniecībai, 3D drukas pielietojuma jomas šajās divās jomās nākotnē tiks paplašinātas.
Runājot par rūpniecisko mērogu, saskaņā ar CIC prognozēm, 3D drukāšanas vidējais ikgadējais pieauguma temps 2021.–2025. gadā ir aptuveni 26,59%, un 2025. gadā tas sasniegs 70,1 miljardu juaņu. 3D drukāšana aptver trīs aspektus: aprīkojumu, materiālus. un pakalpojumi, no kuriem lielāko daļu veido drukas iekārtas.Saskaņā ar CCID publicētajiem datiem Ķīnas 3D drukas iekārtu nozares apjoms 2020. gadā ir 9,254 miljardi juaņu, kas veido lielāko daļu.Patlaban 3D drukas iekārtu cena joprojām ir salīdzinoši augsta, no vienas puses, tā izriet no ārvalstu patentiem un monopoliem, no otras puses, jo Ķīnas 3D industrija sākās vēlu, pieprasījums ir neliels, un autonomijas pakāpe ir zems.Līdz ar Ķīnas augstākās klases ražošanas nozares modernizāciju un attīstību, tehnoloģiju attīstību un izmaksu samazināšanos, Ķīnas 3D drukas nozare nākotnē parādīs lokalizācijas pieauguma tendenci.Cieša sadarbība starp ierīču ražotājiem ir ļoti svarīga, lai palielinātu 3D drukāšanas tehnoloģiju mērogu.Guanghui Laser ne tikai koncentrējas uz lāzera produktu tehnoloģiju izpēti un inovācijām, bet arī nepārtraukti pēta lāzera apstrādes tehnoloģiju jomu un ir apņēmies palīdzēt klientiem atrisināt lietojumprogrammu problēmas.Kā vadošais 3D drukas iekārtu ražotājs Ķīnā, Micron Speed Manufacturing ir iepazinies ar visiem 3D drukāšanas aspektiem, un tai ir pieredzējusi konsultantu komanda, kas nodrošina klientus ar augstākās klases produktiem profesionālas 3D drukas jomā.Nākotnē Guanghui Laser sadarbosies ar Us Light Speed Manufacturing, lai veicinātu lāzera 3D drukāšanas tehnoloģiju pielietošanu un attīstību Ķīnā un palīdzētu veikt rūpniecisko modernizāciju.
Izlikšanas laiks: 2022. gada 24. februāris