Verkenning van die toepassing van vesellaser in metaal 3D-drukwerk

Die Byvoeging ManuDie vervaardigingsproses (3D-drukwerk) van metaalmateriale is in groot aanvraag in die velde van lugvaart, ruimtevaart, navigasie, voertuie, vormvervaardiging, mediese toerusting, ens. Tans sluit die hittebronne wat in die metaaladditiewe vervaardigingsproses gebruik word, drie hoë-energie strale in, naamlik laserstraal, elektronstraal en mikrostraalplasma, sowel as sinterhitte-invoer. Onder hulle is die laserstraal die mees gebruikte hoë-energie straal hittebron in die veld van metaaladditiewe vervaardiging. In vergelyking met elektronstraal- en mikrostraalplasma hittebronne, het die laserstraal die voordele van fyn kol, lae koste, en kan na die gespesifiseerde materiaalposisie gerig word. Dit kan onmiddellike smelting van metaalmateriale bewerkstellig en voldoen aan die vereistes van smeltkanaaloorvleueling en onderdeelvorming.

Basiese beginsels van laser 3D-drukwerk

Die lasers wat in laser 3D-drukwerk gebruik word, sluit in vesellasers, halfgeleierlasers, Nd:YAG-lasers en CO2-lasers. Verskillende materiale absorbeer lasers van verskillende golflengtes verskillend. Gewoonlik word CO2-lasers gebruik om polimere te druk, terwyl vesellasers gebruik word om metaalpoeiers te druk.

Volgens verskillende verwerkingsmetodes kan laseradditiewe vervaardiging verdeel word in selektiewe lasersintering, selektiewe lasersmelting, direkte metaallasersintering, laserpoeierafsetting, direkte metaalafsetting, ens. Onder hulle is selektiewe lasersmelting (SLM) een van die mees gebruikte metaallaser 3D-druktegnologieë.

Die basiese struktuur van die selektiewe lasersmelt (SLM) druktoestel word in die figuur getoon. Voor drukwerk moet die 3D-model gelaag word en dan moet die skanderingstrajek bepaal word. Die eerste stap is om die werkbank eweredig met 'n skraper te skraap en 'n laag poeier daarop te versprei; die tweede stap is om 'n spesifieke trajek op hierdie laag poeier met 'n laser te skandeer om dit te smelt en 'n laag te druk; die derde stap is om die werkbank een laag af te skuif, en dan die bogenoemde bewerking te herhaal om die druklae van onder na bo te stapel, en sodoende die 3D-deel te vorm wat gedruk moet word. Om oksidasie te voorkom, moet die werkkamer gedurende die hele proses ontruim en met inerte gas gevul word.

Die vraag na lasers in laser 3D-drukwerk
Die vraag na lasers in laser 3D-drukwerk word hoofsaaklik in twee aspekte weerspieël: enersyds krag en kragstabiliteit, en andersyds straalkwaliteit en kolgrootte.

01 Krag en kragstabiliteit

Die 3D-drukproses maak hoofsaaklik staat op die termiese effek van die laser. Die laserintensiteit moet 'n sekere energiedrempel oorskry om die materiaal te smelt. Daarom gee dit meer aandag aan die gemiddelde uitsetkrag van die laser en is dit nie sensitief vir die pulsmodus van die laser nie. Daarom word kontinue vesellasers gewoonlik gebruik, en die krag word rofweg tussen 100W en 1000W versprei.
Hoe groter die model en hoe meer lae, hoe langer die druktyd. Die duur is gewoonlik van 'n paar uur tot dosyne ure. Daarom word hoë vereistes gestel aan die langtermyn stabiele werking van die laser. As die temperatuur te hoog is, kan die metaalpoeier oorbrand en selfs veroorsaak dat ander gevormde dele weer smelt; as die temperatuur te laag is, smelt die metaalpoeier nie heeltemal nie, is die bindingskrag onvoldoende en kan die vorm van die gevormde komponent nie gehandhaaf word nie. Daarom is die kragstabiliteit van die laser van kritieke belang vir die drukkwaliteit.

02 Straalkwaliteit en kolgrootte

Straalkwaliteit en kolgrootte is een van die sleutelparameters wat drukakkuraatheid weerspieël. 3D-drukwerk word gevorm deur laserstraalskandering. Hoe kleiner die laserkol, hoe hoër die skanderingsakkuraatheid, hoe hoër die resolusie van die gedrukte model, en hoe meer delikaat is die oppervlak van die gedrukte onderdeel.
Straalkwaliteit word gewoonlik gekenmerk deur BPP of M2. Hoe nader M2 aan 1 is, hoe beter die straalkwaliteit, hoe meer gekonsentreerd die laserenergie en hoe kleiner die hitte-effek op die omliggende area; terselfdertyd, hoe beter die straalkwaliteit, hoe kleiner die ooreenstemmende divergensiehoek en hoe kleiner die gefokusde kol sal wees.

03 GW Laser Tech en FASTFORM se verkenning op die gebied van 3D-drukwerk
GW Laser Tech, as die wêreldleier in hoë-helderheid vesellasers, het ook hierdie toepassingsveld aktief verken met die opkoms van 3D-druktegnologie, en het 'n 500W enkelmodus 10μm/14μm deurlopende vesellaser vir 3D-druktoepassings bekendgestel, wat op mediese toestelle, motoronderdele, lugvaart en ander velde gemik is.

Onder hulle bepaal die verskillende kerndiameters van 10μm en 14μm die kolgrootte, wat hoofsaaklik die laserkragdigtheid beïnvloed, dit wil sê die hoeveelheid ligenergie per eenheidsoppervlakte. Onder dieselfde kragtoestande, hoe kleiner die kolgrootte, hoe groter die laserkragdigtheid. Hoëkragdigtheidskolle is geskik vir die druk van metaalpoeiers met hoë smeltpunte of hoë weerkaatsings.

Produkvoordele:

➢ Ultradun en liggewig ontwerp, 19-duim 1.5U hoogte ontwerp, gewig

➢ Die produkstruktuur gebruik 'n geslote ontwerp, gemik op die 3D-drukomgewing, wat die algehele betroubaarheid van die laser aansienlik verbeter, IP65-beskermingsvlak, en kan voortdurend in strawwe omgewings soos hoë temperatuur, hoë humiditeit en hoë stofgehalte werk.

➢ Die maksimum krag is 500W, wat genoeg is om algemene metaalmateriale soos austenitiese vlekvrye staal, martensitiese vlekvrye staal, titaniumlegering, nikkel-gebaseerde hoëtemperatuurlegering, aluminiumlegering, magnesiumlegering, ens. te vorm.

➢ Goeie kragstabiliteit, fluktuasie per uur

➢ Goeie straalkwaliteit, M2

FASTFORM (FastForm) is 'n maatskappy wat spesialiseer in die navorsing en ontwikkeling van 3D-druktegnologie en -toerusting, en kan top vinnige prototiperingsdienste en ondersteunende oplossings lewer. Ons het 'n diepgaande samewerking met Guanghui Laser gevestig en sal in die toekoms 3D-drukeksperimente en navorsing oor sleutelonderdele in die velde van lugvaart, motormodelle, biomedisyne, ens. uitvoer. Ons het FF-M140 enkellaserprodukte, FF-M150 onderrigspesifieke modelle, FF-M180D dubbellaser-tandheelkundige spesifieke modelle, FF-M300H 1000W hoëkrag-laser-industriële modelle, FF-M500 dubbellasermodelle en FF-M800 vierlaserprodukte bekendgestel, en almal is massa-geproduseer en ondersteun aangepaste lokaliseringsoplossings. Ons het onafhanklik FastLayer ontwikkel, 'n sagteware vir multilasersny en padgenerering. Die toerusting is ten volle outomaties en onbewaak.

Hierdie produk het die volgende beduidende voordele:

➢ Tweerigting- en veranderlike spoedpoeierverspreidingstegnologie, hoë poeierbenuttingstempo.

➢ Onafhanklik ontwikkelde sagteware om outomatiese snywerk en padbeplanning met een klik te voltooi.

➢ Word voorsien van sy eie kamera, wat ten volle outomatiese beheer en onbewaakte werking op afstand kan bewerkstellig.

➢ Die toerusting gebruik 'n geïntegreerde sweisstruktuur wat hoogs stabiel en maklik is om te installeer.

Huidige status en ontwikkelingsvooruitsigte van die 3D-drukbedryf
Tans het 3D-drukwerk die era van vinnige prototipering betree. Volgens statistieke van die China Business Industry Research Institute was die masjineriebedryf verantwoordelik vir die grootste deel van die stroomaf-toepassingsvelde in 2021, met 'n bereiking van 17,5%, gevolg deur verbruikerselektronika (16,6%) en motors (16,1%). Met die vinnige ontwikkeling van verbruikerselektronika en die motorbedryf, sal die toepassingsgebiede van 3D-drukwerk in hierdie twee velde in die toekoms verder uitgebrei word.

Wat die skaal van die bedryf betref, volgens China Investment Network se voorspelling: die gemiddelde jaarlikse saamgestelde groeikoers van 3D-drukwerk van 2021 tot 2025 sal ongeveer 26,59% wees, en dit sal 70,1 miljard yuan in 2025 bereik.

3D-drukwerk dek drie aspekte: toerusting, materiale en dienste, waaronder druktoerusting die grootste aandeel uitmaak. Volgens data wat deur CCID vrygestel is, was die omvang van China se 3D-druktoerustingbedryf in 2020 9,254 miljard yuan, wat die grootste deel uitmaak.

Tans is die prys van 3D-druktoerusting steeds relatief hoog. Aan die een kant is dit as gevolg van buitelandse patente en monopolieë. Aan die ander kant is dit omdat my land se 3D-bedryf laat begin het, die vraag klein is en die mate van outonomie laag is. Met die opgradering en ontwikkeling van my land se hoë-end vervaardigingsbedryf, die ontwikkeling van tegnologie en die vermindering van koste, sal my land se 3D-drukbedryf in die toekoms 'n tendens van toenemende lokalisering toon. Noue samewerking tussen toerustingvervaardigers is van kritieke belang om die grootskaalse ontwikkeling van 3D-druktegnologie te bevorder.

Guanghui Laser fokus nie net op die navorsing en innovasie van laserproduktegnologie nie, maar gaan ook voort om te verken op die gebied van laserverwerkingstegnologie, en is daartoe verbind om kliënte te help om toepassingsprobleme op te los. As 'n toonaangewende vervaardiger van binnelandse 3D-druktoerusting, is FASTFORM vertroud met alle aspekte van 3D-drukwerk en het 'n ervare konsultasiespan om kliënte van professionele hoë-end produkte op die gebied van 3D-drukwerk te voorsien. In die toekoms sal Guanghui Laser met FASTFORM saamwerk om die toepassing en ontwikkeling van laser 3D-druktegnologie in China te bevorder en te help om die bedryf op te gradeer. Bron: Guanghui Laser Outeur: Toepassingsingenieur Gu Jiaxing