Grunderna i laser 3D-utskrift
Additiv tillverkning (3D-utskrift) av metallmaterial är efterfrågad inom flyg, rymd, navigation, fordon, formtillverkning, medicinsk utrustning och andra områden.För närvarande inkluderar värmekällan som används i tillverkningsprocessen för metalltillsats tre högenergistrålar av laserstråle, elektronstråle, mikrostråleplasma och sintringsvärmeinmatning, etc., varav laserstrålen är den mest använda högenergistrålen strålvärmekälla inom området för metalltillsatstillverkning.Jämfört med elektronstrålen och mikrostråleplasmavärmekällan har laserstrålen fördelarna med finfläck, låg kostnad och riktningsverkan till den specificerade materialpositionen, vilket kan realisera den omedelbara smältningen av metallmaterial och uppfylla kraven för fusionskanallappning och delbildande.
Lasrar som används i 3D-laserutskrift inkluderar fiberlasrar, halvledarlasrar, Nd:YAG-lasrar och CO2-lasrar.Olika material absorberar olika lasrar med olika våglängder.I allmänhet är utskriftspolymeren huvudsakligen CO2-lasrar, medan 3D-utskrift av metallpulver huvudsakligen använder fiberlasrar.Enligt de olika bearbetningsmetoderna kan lasertillverkning delas in i selektiv lasersintring, selektiv lasersmältning, direkt metalllasersintring, laserpulveravsättning, direkt metallavsättning och så vidare.Bland dem är selektiv lasersmältning (SLM) för närvarande en av de mest använda 3D-utskriftsteknikerna för metalllaser.Den grundläggande strukturen för en selektiv lasersmältningsanordning (SLM) visas i figuren.Före utskrift skiktas 3D-modellen och sedan bestäms skanningsbanan.Det första steget är att jämnt skrapa bordet med en spatel och lägga ett lager pulver på det;det andra steget, använd en laser för att skanna en specifik bana på detta lager av pulver för att smälta det och realisera ett lager av utskrift;det tredje steget, flytta tabellen ner ett lager och cykla sedan ovanstående operationer, så att utskriftslagret staplas från botten till toppen, så att 3D-delarna som ska skrivas ut bildas.För att förhindra oxidation går hela processen ut på att extrahera luft från arbetskammaren och fylla den med inert gas.
▲ Grundläggande principer för SLM-utskriftsutrustning
Efterfrågan på laser i 3D-laserutskrift
Efterfrågan på lasrar för 3D-laserutskrift återspeglas främst i två aspekter: å ena sidan kraft- och effektstabilitet, å andra sidan strålkvalitet och punktstorlek.(1) Kraft- och kraftstabilitet 3D-utskriftsformningsprocess bygger huvudsakligen på laserns termiska effekt, laserintensiteten måste överstiga en viss energitröskel för att smälta materialet, så mer uppmärksamhet ägnas åt laserns genomsnittliga uteffekt, vilket är inte känslig för laserns pulsläge, så det används vanligtvis kontinuerliga fiberlasrar, och effekten är grovt fördelad mellan 100W och 1000W.Ju större modell, desto fler lager finns det och desto längre utskriftstid.Den allmänna längden sträcker sig från några timmar till tiotals timmar.Därför ställs det höga krav på långtidsstabil drift av lasrar.Om temperaturen är hög kan metallpulvret överbrännas eller till och med få andra formade delar att smälta om;temperaturen är låg, metallpulvret smälts inte ordentligt, vidhäftningen är inte tillräcklig och formen på den formade delen kanske inte bibehålls.Därför är laserns kraftstabilitet avgörande för utskriftskvaliteten.(2) Strålkvalitet och punktstorlek Strålkvalitet och punktstorlek återspeglar en av nyckelparametrarna för utskriftsnoggrannhet.3D-utskrift bildas av laserstråleskanning, ju mindre laserpunkten är, desto högre noggrannhet är skanningen, desto högre upplösning har den utskrivna modellen och desto mer känslig är ytan på den utskrivna delen synlig för blotta ögat.Strålmassan kännetecknas vanligtvis av BPP eller M2, ju närmare M2 är 1, vilket indikerar att ju bättre strålkvaliteten är, desto mer koncentrerad laserenergin är, desto mindre blir påverkan på den omgivande värmen;samtidigt, ju bättre strålkvaliteten är, desto mindre blir motsvarande divergensvinkel, och den fokuserade punkten kommer att vara motsvarande mindre.
GW Laser och Fastforms Utforskning inom området 3D-utskrift
GW Laser Tech, som den globala ledaren inom fiberlasrar med hög ljusstyrka, med framväxten av 3D-utskriftsteknologi, utforskar också aktivt detta applikationsområde, och lanserar en 500W single-mode 10μm/14μm CW fiberlaser för 3D-utskriftstillämpningar, för medicinsk utrustning, bildelar, flyg och andra områden.Bland dem bestämmer 10 μm och 14 μm olika kärndiametrar storleken på fläcken, vilket huvudsakligen påverkar laserns effekttäthet, det vill säga ljusenergin per ytenhet, under samma kraftförhållanden, ju mindre fläckstorleken är, desto större är lasern effekttäthet, och punkten med hög effekttäthet är lämplig för utskrift av metallpulver med hög smältpunkt eller hög reflektion.
▲ GW laser 500W enkelläge 10μm fiberlaserproduktfördelar:
➢ Ultratunn, lätt design, 19 tums 1,5U höjddesign, vikt < 20 kg, kompakt struktur, liten storlek, lätt vikt, vilket ger oöverträffad integrationsbekvämlighet och flexibel mångsidighet.
➢ Produktstrukturen antar en sluten design, vilket avsevärt förbättrar laserns övergripande tillförlitlighet för 3D-utskriftsmiljön, IP65-skyddsnivå, och kan fortsätta att fungera i tuffa miljöer som hög temperatur, hög luftfuktighet och högt damm.
➢ Den maximala effekten är 500W, vilket är tillräckligt för att bilda vanliga metallmaterial som austenitiskt rostfritt stål, martensitiskt rostfritt stål, titanlegering, nickelbaserad superlegering, aluminiumlegering, magnesiumlegering och så vidare.
➢ Bra kraftstabilitet, fluktuationer per timme <0,5 %, för att säkerställa processkonsistensen vid ultralång utskrift.
➢ Bra strålkvalitet, M2<1,1, enkelläge 10/14μm fiberutgång, liten utmatningspunkt, hög utskriftsnoggrannhet.
FastForm är ett företag som specialiserat sig på forskning och utveckling av 3D-utskriftsteknologi och utrustning, som kan tillhandahålla förstklassiga snabba prototyptjänster och stödjande lösningar.Det har etablerat ett djupgående samarbete med GW Laser och kommer att genomföra 3D-utskriftstester och forskning om nyckelkomponenter inom flyg-, bilmodeller, biomedicin och andra områden i framtiden.Lanserade FF-M140 enkla laserprodukter, FF-M150 undervisningsspecialmodell, FF-M180D dubbellaser oral specialmodell, FF-M300H 1000W högeffektlaserindustrimodell, FF-M500 dubbellasermodell, FF-M800 fyra laserprodukter, och alla uppnår massproduktion, stödjer anpassade lokaliseringslösningar.Oberoende utvecklad multi-laser slicing och bangenerering programvara FastLayer.Utrustningen är helt automatiskt styrd och obevakad.▲ Mesothesonic tillverkning FF-M180D dubbel lasermetall 3D-skrivare Denna produkt har följande betydande fördelar: ➢ Tvåvägs och variabel hastighet pulverläggningsteknik, hög pulverutnyttjande.➢ Oberoende mjukvaruutveckling, komplettering med ett klick av automatisk skärning och vägplanering.➢ Inbyggd kamera, kan fjärrstyra helautomatisk kontroll, obevakad drift.➢ Utrustningen antar integrerad svetsad struktur, med stark stabilitet och enkel installation
▲ FASTFORM FF-M180D med GW 500W laser 3D-utskriftsprodukter
Den nuvarande situationen och utvecklingsutsikterna för 3D-printbranschen
För närvarande har 3D-utskrift gått in i en era av snabb prototypframställning, enligt statistiken från China Commercial Industry Research Institute, står maskinindustrin i nedströmsapplikationsområdet för den största andelen 2021, och nådde 17,5%, följt av konsumentelektronik ( 16,6 %) och bilar (16,1 %).Med den snabba utvecklingen av hemelektronik- och bilindustrin kommer applikationsområdena för 3D-utskrift inom dessa två områden att utökas ytterligare i framtiden.
När det gäller industriell skala, enligt prognosen från CIC, är den genomsnittliga årliga sammansatta tillväxttakten för 3D-utskrift 2021-2025 cirka 26,59 %, och den kommer att nå 70,1 miljarder yuan 2025. 3D-utskrift täcker tre aspekter: utrustning, material och tjänster, varav tryckutrustning står för merparten.Enligt uppgifter som släppts av CCID är omfattningen av Kinas industri för 3D-utskriftsutrustning 2020 9,254 miljarder yuan, vilket står för den högsta andelen.För närvarande är priset på 3D-utskriftsutrustning fortfarande relativt högt, å ena sidan kommer det från utländska patent och monopol, å andra sidan eftersom Kinas 3D-industri startade sent, efterfrågan är liten och graden av autonomi är låg.Med uppgraderingen och utvecklingen av Kinas avancerade tillverkningsindustri, utvecklingen av teknik och kostnadsminskningen kommer Kinas 3D-utskriftsindustri att visa en trend med ökande lokalisering i framtiden.Ett nära samarbete mellan enhetstillverkare är avgörande för att driva skalan för 3D-utskriftsteknik.Guanghui Laser fokuserar inte bara på forskning och innovation inom laserproduktteknologi, utan utforskar också kontinuerligt inom laserbehandlingsteknik och är engagerad i att hjälpa kunder att lösa applikationsproblem.Som en ledande tillverkare av 3D-utskriftsutrustning i Kina är Micron Speed Manufacturing bekant med alla aspekter av 3D-utskrift och har ett erfaret team av konsulter för att förse kunder med avancerade produkter inom området professionell 3D-utskrift.I framtiden kommer Guanghui Laser att arbeta med Us Light Speed Manufacturing för att främja tillämpningen och utvecklingen av laser 3D-utskriftsteknik i Kina och hjälpa industriell uppgradering.
Posttid: 24-2-2022