Grunnleggende om laser 3D-utskrift
Additiv produksjon (3D-utskrift) av metallmaterialer er etterspurt innen luftfart, romfart, navigasjon, kjøretøy, formproduksjon, medisinsk utstyr og andre felt.For tiden inkluderer varmekilden som brukes i produksjonsprosessen for metalladditiv, tre høyenergistråler av laserstråle, elektronstråle, mikrostråleplasma og sintringsvarmeinngang, etc., hvorav laserstrålen er den mest brukte høyenergistrålen strålevarmekilde innen metalltilsetningsproduksjon.Sammenlignet med elektronstrålen og mikrostråleplasmavarmekilden, har laserstrålen fordelene med finpunkt, lav pris og retningsvirkning til den spesifiserte materialposisjonen, som kan realisere øyeblikkelig smelting av metallmaterialer og oppfylle kravene til fusjonskanallapping og deldannelse.
Lasere som brukes i laser 3D-utskrift inkluderer fiberlasere, halvlederlasere, Nd:YAG-lasere og CO2-lasere.Ulike materialer absorberer forskjellige lasere med forskjellige bølgelengder.Generelt er utskriftspolymeren hovedsakelig CO2-lasere, mens 3D-utskrift av metallpulver hovedsakelig bruker fiberlasere.I henhold til de forskjellige behandlingsmetodene kan laseradditiv produksjon deles inn i selektiv lasersintring, selektiv lasersmelting, direkte metalllasersintring, laserpulveravsetning, direkte metallavsetning og så videre.Blant dem er selektiv lasersmelting (SLM) for tiden en av de mest brukte 3D-utskriftsteknologiene for metalllaser.Den grunnleggende strukturen til en selektiv lasersmelting (SLM) utskriftsenhet er vist i figuren.Før utskrift legges 3D-modellen på lag og deretter bestemmes skannebanen.Det første trinnet er å skrape bordet jevnt med en slikkepott og legge et lag med pulver på det;det andre trinnet, bruk en laser til å skanne en spesifikk bane på dette pulverlaget for å smelte det og realisere et lag med utskrift;det tredje trinnet, flytt tabellen ned ett lag, og syklus deretter operasjonene ovenfor, slik at utskriftslaget er stablet fra bunn til topp, slik at 3D-delene som skal skrives ut, dannes.For å forhindre oksidasjon innebærer hele prosessen at luft trekkes ut fra arbeidskammeret og fylles med inert gass.
▲ Grunnleggende prinsipper for SLM-utskriftsutstyr
Etterspørselen etter lasere i 3D-laserutskrift
Etterspørselen etter lasere for laser 3D-utskrift gjenspeiles hovedsakelig i to aspekter: på den ene siden kraft- og kraftstabilitet, på den andre siden strålekvalitet og punktstørrelse.(1) Kraft- og kraftstabilitet 3D-utskriftsformingsprosessen er hovedsakelig avhengig av laserens termiske effekt, laserintensiteten må overstige en viss energiterskel for å smelte materialet, så mer oppmerksomhet rettes mot den gjennomsnittlige utgangseffekten til laseren, som er ikke følsom for laserens pulsmodus, så det brukes vanligvis kontinuerlige fiberlasere, og effekten er grovt fordelt mellom 100W og 1000W.Jo større modell, jo flere lag er det, og jo lengre utskriftstid.Den generelle varigheten varierer fra noen få timer til titalls timer.Derfor stilles det høye krav til langsiktig stabil drift av lasere.Hvis temperaturen er høy, kan metallpulveret overbrenne, eller til og med føre til at andre formede deler smelter om;temperaturen er lav, metallpulveret er ikke smeltet grundig, adhesjonen er ikke nok, og formen til det dannede elementet kan ikke opprettholdes.Derfor er kraftstabiliteten til laseren avgjørende for utskriftskvaliteten.(2) Strålekvalitet og punktstørrelse Strålekvalitet og punktstørrelse gjenspeiler en av nøkkelparametrene for utskriftsnøyaktighet.3D-utskrift dannes ved laserstråleskanning, jo mindre laserflekken er, jo høyere nøyaktighet er skanningen, jo høyere oppløsning har den trykte modellen, og jo mer delikat er overflaten på den trykte delen synlig for det blotte øye.Strålemasse er vanligvis preget av BPP eller M2, jo nærmere M2 er 1, noe som indikerer at jo bedre strålekvaliteten er, jo mer konsentrert laserenergien er, desto mindre blir innvirkningen på den omkringliggende varmen;samtidig, jo bedre strålekvaliteten er, jo mindre er den tilsvarende divergensvinkelen, og det fokuserte punktet vil være tilsvarende mindre.
GW Laser og Fastform sin Utforskning innen 3D-utskrift
GW Laser Tech, som den globale lederen innen fiberlasere med høy lysstyrke, med fremveksten av 3D-utskriftsteknologi, utforsker også aktivt dette applikasjonsfeltet, og lanserer en 500W enkeltmodus 10μm/14μm CW fiberlaser for 3D-utskriftsapplikasjoner, for medisinsk utstyr, bildeler, romfart og andre felt.Blant dem bestemmer 10 μm og 14 μm forskjellig kjernediameter størrelsen på punktet, og påvirker hovedsakelig laserkrafttettheten, det vil si lysenergien per enhetsareal, under de samme kraftforholdene, jo mindre flekken er, jo større er laseren effekttetthet, og punktet med høy effekttetthet er egnet for utskrift av høyt smeltepunkt eller høyrefleksjonsmetallpulver.
▲ GW laser 500W enkeltmodus 10μm fiberlaserproduktfordeler:
➢ Ultratynn, lett design, 19 tommer 1,5U høydedesign, vekt < 20 kg, kompakt struktur, liten størrelse, lett vekt, noe som gir uovertruffen integreringskomfort og fleksibel allsidighet.
➢ Produktstrukturen vedtar en lukket design, som i stor grad forbedrer den generelle påliteligheten til laseren for 3D-utskriftsmiljøet, IP65-beskyttelsesnivå, og kan fortsette å operere i tøffe miljøer som høy temperatur, høy luftfuktighet og mye støv.
➢ Maksimal effekt er 500W, som er nok til å danne vanlige metallmaterialer som austenittisk rustfritt stål, martensittisk rustfritt stål, titanlegering, nikkelbasert superlegering, aluminiumslegering, magnesiumlegering og så videre.
➢ God kraftstabilitet, svingninger per time <0,5 %, for å sikre prosesskonsistensen ved ultralang utskrift.
➢ God strålekvalitet, M2<1,1, enkeltmodus 10/14μm fiberutgang, liten utgangspunkt, høy utskriftsnøyaktighet.
FastForm er et selskap som spesialiserer seg på forskning og utvikling av 3D-utskriftsteknologi og utstyr, som kan tilby førsteklasses raske prototypingtjenester og støtteløsninger.Det har etablert et dyptgående samarbeid med GW Laser, og vil gjennomføre 3D-utskriftstester og forskning på nøkkelkomponenter innen romfart, bilmodeller, biomedisin og andre felt i fremtiden.Lanserte FF-M140 enkeltlaserprodukter, FF-M150 undervisningsspesialmodell, FF-M180D dobbel laser oral spesialmodell, FF-M300H 1000W høyeffekt laserindustrimodell, FF-M500 dobbel lasermodell, FF-M800 fire laserprodukter, og alle oppnår masseproduksjon, støtter tilpassede lokaliseringsløsninger.Uavhengig utviklet multi-laser slicing og banegenerering programvare FastLayer.Utstyret er helautomatisk kontrollert og uten tilsyn.▲ Mesothesonic produksjon FF-M180D dobbel lasermetall 3D-skriver Dette produktet har følgende betydelige fordeler: ➢ Toveis og variabel hastighet pulverleggingsteknologi, høy pulverutnyttelse.➢ Uavhengig programvareutvikling, ett-klikks fullføring av automatisk slicing og baneplanlegging.➢ Innebygd kamera, kan eksternt oppnå helautomatisk kontroll, uovervåket drift.➢ Utstyret vedtar integrert sveiset struktur, med sterk stabilitet og enkel installasjon
▲ FASTFORM FF-M180D med GW 500W laser 3D-utskriftsprodukter
Den nåværende situasjonen og utviklingsutsiktene for 3D-utskriftsindustrien
For tiden har 3D-utskrift gått inn i æraen med rask prototyping, ifølge statistikken til China Commercial Industry Research Institute, står maskinindustrien i nedstrømsapplikasjonsfeltet for den største andelen i 2021, og nådde 17,5 %, etterfulgt av forbrukerelektronikk ( 16,6 %) og biler (16,1 %).Med den raske utviklingen av forbrukerelektronikk- og bilindustrien, vil bruksområdene for 3D-utskrift på disse to feltene bli ytterligere utvidet i fremtiden.
Når det gjelder industriell skala, ifølge prognosen til CIC, er den gjennomsnittlige årlige sammensatte vekstraten for 3D-utskrift i 2021-2025 omtrent 26,59 %, og den vil nå 70,1 milliarder yuan i 2025. 3D-utskrift dekker tre aspekter: utstyr, materialer og tjenester, hvorav utskriftsutstyr utgjør størstedelen.I følge data utgitt av CCID, er omfanget av Kinas 3D-utskriftsutstyrsindustri i 2020 9,254 milliarder yuan, og utgjør den høyeste andelen.For tiden er prisen på 3D-utskriftsutstyr fortsatt relativt høy, på den ene siden stammer det fra utenlandske patenter og monopoler, på den annen side fordi Kinas 3D-industri startet sent, etterspørselen er liten og graden av autonomi er lav.Med oppgraderingen og utviklingen av Kinas avanserte produksjonsindustri, utviklingen av teknologi og kostnadsnedgangen, vil Kinas 3D-utskriftsindustri vise en trend med økende lokalisering i fremtiden.Tett samarbeid mellom enhetsprodusenter er avgjørende for å drive skalaen til 3D-utskriftsteknologi.Guanghui Laser fokuserer ikke bare på forskning og innovasjon av laserproduktteknologi, men utforsker også kontinuerlig innen laserbehandlingsteknologi, og er forpliktet til å hjelpe kunder med å løse applikasjonsproblemer.Som en ledende produsent av 3D-utskriftsutstyr i Kina, er Micron Speed Manufacturing kjent med alle aspekter av 3D-utskrift, og har et erfarent team av konsulenter for å gi kundene avanserte produkter innen profesjonell 3D-utskrift.I fremtiden vil Guanghui Laser samarbeide med Us Light Speed Manufacturing for å fremme anvendelse og utvikling av laser 3D-utskriftsteknologi i Kina og hjelpe industriell oppgradering.
Innleggstid: 24. februar 2022