Основи ласерског 3Д штампања
Адитивна производња (3Д штампа) металних материјала је веома тражена у ваздухопловству, ваздухопловству, навигацији, возилима, производњи калупа, медицинској опреми и другим областима.Тренутно, извор топлоте који се користи у процесу производње металних адитива укључује три високоенергетска снопа ласерског зрака, електронског зрака, микро снопа плазме и топлоте за синтеровање, итд., од којих је ласерски сноп најраспрострањенији високоенергетски сноп сноп извора топлоте у области производње металних адитива.У поређењу са извором топлоте електронских зрака и микроснопа плазме, ласерски сноп има предности фине тачке, ниске цене и усмереног деловања на одређени положај материјала, који може да оствари тренутно топљење металних материјала и испуни захтеве преклапања канала фузије. и формирање делова.
Ласери који се користе у ласерском 3Д штампању укључују ласере са влакнима, полупроводничке ласере, Нд:ИАГ ласере и ЦО2 ласере.Различити материјали апсорбују различите ласере различитих таласних дужина.Генерално, полимер за штампање су углавном ЦО2 ласери, док се за 3Д штампање металних прахова углавном користе ласери са влакнима.Према различитим методама обраде, производња ласерских адитива може се поделити на селективно ласерско синтеровање, селективно ласерско топљење, директно ласерско синтеровање метала, таложење ласерског праха, директно таложење метала и тако даље.Међу њима, селективно ласерско топљење (СЛМ) је тренутно једна од најчешће коришћених технологија ласерског 3Д штампања метала.Основна структура уређаја за селективно ласерско топљење (СЛМ) штампача је приказана на слици.Пре штампања, 3Д модел се слојевито и затим одређује трајекторија скенирања.Први корак је равномерно стругање стола лопатицом и постављање слоја праха на њега;други корак, користите ласер да скенирате одређену путању на овом слоју праха да га истопите и остварите слој штампе;трећи корак, померите табелу за један слој надоле, а затим циклирајте горе наведене операције, тако да се слој за штампање наслага одоздо према горе, тако да се формирају 3Д делови који се штампају.Да би се спречила оксидација, цео процес подразумева извлачење ваздуха из радне коморе и њено пуњење инертним гасом.
▲ Основни принципи опреме за СЛМ штампање
Потражња за ласерима у ласерској 3Д штампи
Потражња за ласерима за ласерско 3Д штампање углавном се огледа у два аспекта: с једне стране, снага и стабилност снаге, с друге стране, квалитет зрака и величина тачке.(1) Снага и стабилност снаге Процес формирања 3Д штампања углавном се ослања на топлотни ефекат ласера, интензитет ласера мора премашити одређени енергетски праг да би се материјал отопио, тако да се више пажње посвећује просечној излазној снази ласера, која није осетљив на пулсни режим рада ласера, па се најчешће користе ласери са континуалним влакнима, а снага је грубо распоређена између 100В и 1000В.Што је већи модел, има више слојева и дуже време штампања.Опште трајање се креће од неколико сати до десетина сати.Због тога постоје високи захтеви за дуготрајан стабилан рад ласера.Ако је температура висока, метални прах може прегорети, или чак довести до поновног топљења других формираних делова;температура је ниска, метални прах се не топи у потпуности, адхезија није довољна, а облик формираног члана можда неће бити одржан.Због тога је стабилност снаге ласера кључна за квалитет штампе.(2) Квалитет зрака и величина тачке Квалитет зрака и величина тачке одражавају један од кључних параметара тачности штампе.3Д штампа се формира скенирањем ласерског снопа, што је ласерска тачка мања, то је већа тачност скенирања, већа је резолуција штампаног модела и деликатнија површина одштампаног дела је видљива голим оком.Масу снопа обично карактерише БПП или М2, што је М2 ближе 1, што указује да што је квалитет зрака бољи, што је енергија ласера концентрисана, то је мањи утицај на околну топлоту;у исто време, што је бољи квалитет зрака, мањи је одговарајући угао дивергенције, а фокусна тачка ће бити одговарајуће мања.
GW Ласер и Фастформ'с Истраживање у области 3Д штампања
ГВ Ласер Тецх, као глобални лидер у ласерским влакнима високе осветљености, са порастом технологије 3Д штампања, такође активно истражује у овој области примене, лансирајући 500В сингле-моде 10μм/14μм ЦВ ласер за 3Д штампање, за медицинских уређаја, аутомобилских делова, ваздухопловства и других области.Међу њима, 10μм и 14μм различите величине пречника језгра одређују величину тачке, углавном утичући на густину снаге ласера, односно на енергију светлости по јединици површине, под истим условима снаге, што је мања величина тачке, већи је ласер густина снаге, а место високе густине снаге је погодно за штампање високе тачке топљења или металног праха високе рефлексије.
▲ Предности производа ГВ ласера 500В сингле моде 10μм ласера са влакнима:
➢ Ултра танак, лаган дизајн, дизајн висине 19 инча и 1,5У, тежина < 20 кг, компактна структура, мала величина, мала тежина, пружа неупоредиву погодност интеграције и флексибилну свестраност.
➢ Структура производа усваја затворени дизајн, који у великој мери побољшава укупну поузданост ласера за окружење 3Д штампања, ниво заштите ИП65 и може наставити да ради у тешким окружењима као што су висока температура, висока влажност и велика прашина.
➢ Максимална снага је 500В, што је довољно за формирање најчешће коришћених металних материјала као што су аустенитни нерђајући челик, мартензитни нерђајући челик, легура титанијума, суперлегура на бази никла, легура алуминијума, легура магнезијума и тако даље.
➢ Добра стабилност снаге, флуктуације по сату <0,5%, како би се осигурала конзистентност процеса ултра дугог штампања.
➢ Добар квалитет снопа, М2<1.1, сингле-моде 10/14μм излаз влакана, мала излазна тачка, висока тачност штампе.
ФастФорм је компанија специјализована за истраживање и развој технологије и опреме за 3Д штампање, која може да пружи врхунске услуге брзе израде прототипа и помоћна решења.Успоставила је дубинску сарадњу са ГВ Ласером, а у будућности ће спроводити тестове 3Д штампања и истраживања кључних компоненти у ваздухопловству, аутомобилским моделима, биомедицини и другим областима.Лансирани ФФ-М140 појединачни ласерски производи, ФФ-М150 специјални модел за учење, ФФ-М180Д двоструки ласерски орални специјални модел, ФФ-М300Х 1000В ласерски индустријски модел велике снаге, ФФ-М500 двоструки ласерски модел, ФФ-М800 четири ласерска производа, и сви они постижу масовну производњу, подржавају прилагођена решења за локализацију.Независно развијен софтвер за вишеласерско резање и генерисање путања ФастЛаиер.Опрема је потпуно аутоматски контролисана и без надзора.▲ Мезотезонска производња ФФ-М180Д двоструки ласерски метални 3Д штампач Овај производ има следеће значајне предности: ➢ Двосмерна и технологија наношења праха са променљивом брзином, висока искоришћеност праха.➢ Независни развој софтвера, завршетак аутоматског сечења и планирања путање једним кликом.➢ Уграђена камера, може даљински постићи потпуно аутоматску контролу, рад без надзора.➢ Опрема има интегрисану заварену структуру, са јаком стабилношћу и једноставном уградњом
▲ ФАСТФОРМ ФФ-М180Д са ГВ 500В ласерским производима за 3Д штампање
Тренутна ситуација и перспективе развоја индустрије 3Д штампања
Тренутно, 3Д штампање је ушло у еру брзе израде прототипова, према статистикама кинеског Института за истраживање комерцијалне индустрије, индустрија машина у области низводне примене чини највећи удео у 2021. години, достижући 17,5%, а затим следи потрошачка електроника ( 16,6%) и аутомобиле (16,1%).Са брзим развојем потрошачке електронике и аутомобилске индустрије, области примене 3Д штампања у ове две области ће се даље проширити у будућности.
У индустријском обиму, према пројекцији ЦИЦ-а, просечна годишња стопа раста 3Д штампања у 2021-2025. износи око 26,59%, а достићи ће 70,1 милијарду јуана у 2025. 3Д штампање обухвата три аспекта: опрему, материјале и услуге, од којих штампарска опрема чини већину.Према подацима које је објавио ЦЦИД, обим кинеске индустрије опреме за 3Д штампање у 2020. износи 9,254 милијарде јуана, што представља највећи удео.Тренутно је цена опреме за 3Д штампање још увек релативно висока, с једне стране потиче од страних патената и монопола, с друге стране, јер је кинеска 3Д индустрија касно почела, потражња је мала, а степен аутономије је мањи. ниско.Са надоградњом и развојем кинеске врхунске производне индустрије, развојем технологије и падом трошкова, кинеска индустрија 3Д штампања ће показати тренд повећања локализације у будућности.Блиска сарадња између произвођача уређаја је кључна за повећање обима технологије 3Д штампања.Гуангхуи Ласер се не фокусира само на истраживање и иновације технологије ласерских производа, већ и континуирано истражује у области технологије ласерске обраде, и посвећен је помагању купцима у решавању проблема са применом.Као водећи произвођач опреме за 3Д штампање у Кини, Мицрон Спеед Мануфацтуринг је упознат са свим аспектима 3Д штампања и има искусан тим консултаната који купцима пружају врхунске производе у области професионалног 3Д штампања.У будућности, Гуангхуи Ласер ће сарађивати са Ус Лигхт Спеед Мануфацтуринг на промовисању примене и развоја технологије ласерског 3Д штампања у Кини и помоћи у индустријској надоградњи.
Време поста: 24. фебруар 2022