Fundamentele imprimării laser 3D
Fabricarea aditivă (imprimare 3D) a materialelor metalice este la mare căutare în aviație, aerospațială, navigație, vehicule, fabricarea matrițelor, echipamente medicale și alte domenii.În prezent, sursa de căldură utilizată în procesul de fabricare a aditivilor metalici include trei fascicule de energie înaltă de fascicul laser, fascicul de electroni, plasmă cu micro fascicule și intrare de căldură de sinterizare etc., dintre care fasciculul laser este cel mai utilizat fascicul de energie înaltă. sursă de căldură prin fascicul în domeniul producției de aditivi metalici.În comparație cu fasciculul de electroni și sursa de căldură cu plasmă, fasciculul laser are avantajele unei puncte fine, costuri reduse și acțiuni direcționale către poziția specificată a materialului, care poate realiza topirea instantanee a materialelor metalice și poate îndeplini cerințele de lepare a canalului de fuziune. și formarea părților.
Laserele utilizate în imprimarea laser 3D includ lasere cu fibră, lasere semiconductoare, lasere Nd:YAG și lasere cu CO2.Materiale diferite absorb lasere diferite de lungimi de undă diferite.În general, polimerul de imprimare este în principal lasere CO2, în timp ce imprimarea 3D a pulberilor metalice folosește în principal lasere cu fibră.În conformitate cu diferitele metode de procesare, fabricarea aditivă cu laser poate fi împărțită în sinterizare selectivă cu laser, topire selectivă cu laser, sinterizare directă cu laser a metalelor, depunere laser de pulbere, depunere directă a metalului și așa mai departe.Printre acestea, topirea selectivă cu laser (SLM) este în prezent una dintre cele mai utilizate tehnologii de imprimare 3D cu laser metalic.Structura de bază a unui dispozitiv de imprimare cu topire selectivă cu laser (SLM) este prezentată în figură.Înainte de imprimare, modelul 3D este stratificat și apoi este determinată traiectoria de scanare.Primul pas este să răzuiți uniform masa cu o spatulă și să puneți pe ea un strat de pulbere;al doilea pas, folosește un laser pentru a scana o anumită traiectorie pe acest strat de pulbere pentru a-l topi și a realiza un strat de imprimare;al treilea pas, deplasați tabelul în jos cu un strat și apoi cicluți operațiunile de mai sus, astfel încât stratul de imprimare să fie stivuit de jos în sus, astfel încât părțile 3D de imprimat să fie formate.Pentru a preveni oxidarea, intregul proces presupune extragerea aerului din camera de lucru si umplerea acestuia cu gaz inert.
▲ Principiile de bază ale echipamentelor de imprimare SLM
Cererea de lasere în imprimarea laser 3D
Cererea de lasere pentru imprimarea laser 3D se reflectă în principal în două aspecte: pe de o parte, puterea și stabilitatea puterii, pe de altă parte, calitatea fasciculului și dimensiunea spotului.(1) Procesul de formare a imprimării 3D a puterii și stabilității puterii se bazează în principal pe efectul termic al laserului, intensitatea laserului trebuie să depășească un anumit prag de energie pentru a topi materialul, astfel încât se acordă mai multă atenție puterii medii de ieșire a laserului, care nu este sensibil la modul puls al laserului, deci se folosesc de obicei lasere cu fibră continuă, iar puterea este distribuită aproximativ între 100W și 1000W.Cu cât modelul este mai mare, cu atât există mai multe straturi și cu atât timpul de imprimare este mai lung.Durata generală variază de la câteva ore la zeci de ore.Prin urmare, există cerințe ridicate pentru funcționarea stabilă pe termen lung a laserelor.Dacă temperatura este ridicată, pulberea metalică se poate arde excesiv sau chiar poate provoca topirea altor părți formate;temperatura este scăzută, pulberea metalică nu este topită complet, aderența nu este suficientă și forma elementului format poate să nu fie menținută.Prin urmare, stabilitatea puterii laserului este crucială pentru calitatea imprimării.(2) Calitatea fasciculului și dimensiunea spotului Calitatea fasciculului și dimensiunea spotului reflectă unul dintre parametrii cheie ai preciziei imprimării.Imprimarea 3D este formată prin scanarea cu fascicul laser, cu cât spotul laser este mai mic, cu atât este mai mare acuratețea scanării, cu atât rezoluția modelului imprimat este mai mare și cu atât suprafața piesei imprimate este mai delicată vizibilă cu ochiul liber.Masa fasciculului este de obicei caracterizată de BPP sau M2, cu cât M2 este mai aproape de 1, ceea ce indică faptul că, cu cât calitatea fasciculului este mai bună, cu atât energia laserului este mai concentrată, cu atât impactul asupra căldurii din jur este mai mic;în același timp, cu cât este mai bună calitatea fasciculului, cu atât unghiul de divergență corespunzător este mai mic, iar punctul focalizat va fi corespunzător mai mic.
GW Laser și Fastform lui Explorarea în domeniul imprimării 3D
GW Laser Tech, ca lider global în lasere cu fibră de înaltă luminozitate, odată cu ascensiunea tehnologiei de imprimare 3D, explorează, de asemenea, activ în acest domeniu de aplicație, lansând un laser cu fibră CW monomod 10μm/14μm de 500 W pentru aplicații de imprimare 3D, pt. dispozitive medicale, piese auto, industria aerospațială și alte domenii.Printre acestea, dimensiunea diferită a diametrului miezului de 10 μm și 14 μm determină dimensiunea spotului, afectând în principal densitatea puterii laserului, adică energia luminii pe unitate de suprafață, în aceleași condiții de putere, cu cât dimensiunea spotului este mai mică, cu atât laserul este mai mare. densitatea de putere, iar spotul de densitate mare de putere este potrivit pentru imprimarea cu punct de topire ridicat sau pulbere metalică cu reflexie ridicată.
▲ Avantajele produsului laser cu fibră GW 500W monomod 10μm:
➢ Design ultra-subțire, ușor, design cu înălțime de 19 inchi 1.5U, greutate < 20 kg, structură compactă, dimensiuni mici, greutate redusă, oferind confort de integrare de neegalat și versatilitate flexibilă.
➢ Structura produsului adoptă un design închis, care îmbunătățește considerabil fiabilitatea generală a laserului pentru mediul de imprimare 3D, nivelul de protecție IP65 și poate continua să funcționeze în medii dure, cum ar fi temperaturi ridicate, umiditate ridicată și praf ridicat.
➢ Puterea maximă este de 500 W, ceea ce este suficient pentru a forma materiale metalice utilizate în mod obișnuit, cum ar fi oțel inoxidabil austenitic, oțel inoxidabil martensitic, aliaj de titan, superaliaj pe bază de nichel, aliaj de aluminiu, aliaj de magneziu și așa mai departe.
➢ Stabilitate bună a puterii, fluctuații pe oră <0,5%, pentru a asigura consistența procesului de imprimare ultra-lungă.
➢ Calitate bună a fasciculului, M2<1.1, ieșire de fibră monomod 10/14μm, punct mic de ieșire, precizie mare de imprimare.
FastForm este o companie specializată în cercetarea și dezvoltarea tehnologiei și echipamentelor de imprimare 3D, care poate oferi servicii de prototipare rapidă de top și soluții de sprijin.A stabilit o cooperare aprofundată cu GW Laser și va efectua în viitor teste de imprimare 3D și cercetări asupra componentelor cheie din industria aerospațială, modele auto, biomedicină și alte domenii.Au fost lansate produse cu laser unic FF-M140, model special de predare FF-M150, model special oral cu laser dublu FF-M180D, model industrial cu laser de mare putere FF-M300H 1000W, model cu laser dublu FF-M500, produse cu patru laser FF-M800 și toate realizează producție de masă, suportă soluții de localizare personalizate.Software-ul FastLayer de tăiere și generare de căi multi-laser dezvoltat independent.Echipamentul este controlat complet automat și nesupravegheat.▲ Imprimantă 3D metal cu laser dual FF-M180D de fabricație mezotesonică Acest produs are următoarele avantaje semnificative: ➢ Tehnologie de așezare a pulberii în două sensuri și cu viteză variabilă, utilizare ridicată a pulberii.➢ Dezvoltare independentă de software, finalizarea cu un singur clic a tăierii automate și planificarea traseului.➢ Camera încorporată, poate realiza de la distanță control complet automat, funcționare nesupravegheată.➢ Echipamentul adopta structura sudata integrata, cu stabilitate puternica si instalare usoara
▲ FASTFORM FF-M180D cu produse de imprimare 3D laser GW 500W
Situația actuală și perspectivele de dezvoltare ale industriei imprimării 3D
În prezent, imprimarea 3D a intrat în era prototipării rapide, conform statisticilor Institutului de Cercetare a Industriei Comerciale din China, industria de mașini din domeniul aplicațiilor din aval reprezintă cea mai mare proporție în 2021, ajungând la 17,5%, urmată de electronicele de larg consum ( 16,6%) și automobile (16,1%).Odată cu dezvoltarea rapidă a industriilor de electronice de larg consum și de automobile, domeniile de aplicare ale imprimării 3D în aceste două domenii vor fi extinse și mai mult în viitor.
În ceea ce privește scara industrială, conform proiecției CIC, rata medie anuală de creștere compusă a imprimării 3D în 2021-2025 este de aproximativ 26,59% și va ajunge la 70,1 miliarde de yuani în 2025. Imprimarea 3D acoperă trei aspecte: echipamente, materiale și servicii, dintre care echipamentele de imprimare reprezintă majoritatea.Conform datelor publicate de CCID, amploarea industriei echipamentelor de imprimare 3D din China în 2020 este de 9,254 miliarde de yuani, reprezentând cea mai mare proporție.În prezent, prețul echipamentelor de imprimare 3D este încă relativ ridicat, pe de o parte, provine din brevete și monopoluri străine, pe de altă parte, deoarece industria 3D din China a început târziu, cererea este mică și gradul de autonomie este scăzut.Odată cu modernizarea și dezvoltarea industriei de producție high-end din China, dezvoltarea tehnologiei și scăderea costurilor, industria de imprimare 3D din China va arăta o tendință de creștere a localizării în viitor.Colaborarea strânsă între producătorii de dispozitive este esențială pentru a crește amploarea tehnologiei de imprimare 3D.Guanghui Laser nu se concentrează doar pe cercetarea și inovarea tehnologiei produselor cu laser, ci și explorează în mod continuu în domeniul tehnologiei de prelucrare cu laser și se angajează să ajute clienții să rezolve problemele de aplicare.În calitate de producător de top de echipamente de imprimare 3D din China, Micron Speed Manufacturing este familiarizat cu toate aspectele imprimării 3D și are o echipă experimentată de consultanți pentru a oferi clienților produse de ultimă generație în domeniul imprimării profesionale 3D.În viitor, Guanghui Laser va colabora cu Us Light Speed Manufacturing pentru a promova aplicarea și dezvoltarea tehnologiei de imprimare 3D cu laser în China și pentru a ajuta la modernizarea industrială.
Ora postării: 24-feb-2022