Даследаванне прымянення валаконнага лазера ў 3D-друку металу

Гэты Дабаўка ManuПрацэс трохмернага друку металічных матэрыялаў карыстаецца вялікім попытам у авіяцыі, аэракасмічнай прамысловасці, навігацыі, транспартных сродках, вытворчасці прэс-формаў, медыцынскага абсталявання і г.д. У цяперашні час крыніцы цяпла, якія выкарыстоўваюцца ў працэсе адытыўнага вытворчасці металу, уключаюць тры высокаэнергетычныя прамяні, а менавіта лазерны прамень, электронны прамень і мікрапрамянёвую плазму, а таксама падвод цяпла спякання. Сярод іх лазерны прамень з'яўляецца найбольш шырока выкарыстоўванай высокаэнергетычнай крыніцай цяпла ў галіне адытыўнага вытворчасці металу. У параўнанні з крыніцамі цяпла з электронным прамянём і мікрапрамянёвай плазмай, лазерны прамень мае перавагі дакладнай кропкі, нізкай кошту і можа быць накіраваны ў зададзеную пазіцыю матэрыялу. Ён можа дасягнуць імгненнага плаўлення металічных матэрыялаў і задаволіць патрабаванні перакрыцця каналаў расплаву і фармавання дэталяў.

Асноўныя прынцыпы лазернага 3D-друку

У лазерным 3D-друку выкарыстоўваюцца валаконныя лазеры, паўправадніковыя лазеры, Nd:YAG-лазеры і CO2-лазеры. Розныя матэрыялы па-рознаму паглынаюць лазеры рознай даўжыні хвалі. Звычайна CO2-лазеры выкарыстоўваюцца для друку палімераў, а валаконныя лазеры — для друку металічных парашкоў.

Згодна з рознымі метадамі апрацоўкі, лазерную адытыўнаю вытворчасць можна падзяліць на селектыўнае лазернае спяканне, селектыўнае лазернае плаўленне, прамое лазернае спяканне металу, лазернае парашковае нанясенне, прамое нанясенне металу і г.д. Сярод іх селектыўнае лазернае плаўленне (SLM) з'яўляецца адной з найбольш шырока выкарыстоўваных тэхналогій 3D-друку металам з лазерам.

Асноўная структура прылады для друку з выкарыстаннем селектыўнага лазернага плаўлення (SLM) паказана на малюнку. Перад друкам 3D-мадэль неабходна нанесці пластамі, а затым вызначыць траекторыю сканавання. Першы крок — раўнамерна саскрабці варштат скрабком і размеркаваць па ім пласт парашка; другі крок — сканаваць гэты пласт парашка лазерам па пэўнай траекторыі, каб расплавіць яго і надрукаваць пласт; трэці крок — перамясціць варштат на адзін пласт уніз, а затым паўтарыць вышэйапісаную аперацыю, каб накласці пласты друку знізу ўверх, тым самым фарміруючы 3D-дэталь для друку. Каб прадухіліць акісленне, рабочая камера павінна быць адпампавана і запоўнена інэртным газам на працягу ўсяго працэсу.

Попыт на лазеры ў лазерным 3D-друку
Попыт на лазеры ў лазерным 3D-друку ў асноўным адлюстроўваецца ў двух аспектах: з аднаго боку, магутнасць і стабільнасць магутнасці, а з другога боку, якасць прамяня і памер плямы.

01 Магутнасць і стабільнасць магутнасці

Працэс 3D-друку ў асноўным абапіраецца на цеплавы эфект лазера. Інтэнсіўнасць лазера павінна перавышаць пэўны парог энергіі, каб расплавіць матэрыял. Такім чынам, больш увагі надаецца сярэдняй выходнай магутнасці лазера і не адчувальны да імпульснага рэжыму лазера. Таму звычайна выкарыстоўваюцца бесперапынныя валаконныя лазеры, магутнасць якіх прыблізна размеркавана паміж 100 Вт і 1000 Вт.
Чым большая мадэль і чым больш слаёў, тым даўжэйшы час друку. Звычайна працягласць складае ад некалькіх гадзін да дзясяткаў гадзін. Таму да доўгатэрміновай стабільнай працы лазера прад'яўляюцца высокія патрабаванні. Калі тэмпература занадта высокая, металічны парашок можа перагарэць і нават прывесці да пераплаўлення іншых адфармаваных дэталяў; калі тэмпература занадта нізкая, металічны парашок не расплавіцца цалкам, сіла злучэння недастатковая, і форма адфармаванай дэталі можа не захавацься. Таму стабільнасць магутнасці лазера мае вырашальнае значэнне для якасці друку.

02 Якасць прамяня і памер плямы

Якасць прамяня і памер плямы з'яўляюцца аднымі з ключавых параметраў, якія адлюстроўваюць дакладнасць друку. 3D-друк ажыццяўляецца шляхам сканавання лазерным прамянём. Чым меншая лазерная пляма, тым вышэйшая дакладнасць сканавання, тым вышэй раздзяляльная здольнасць друкаванай мадэлі і тым больш далікатная паверхня друкаванай дэталі.
Якасць прамяня звычайна характарызуецца BPP або M2. Чым бліжэй M2 да 1, тым лепшая якасць прамяня, тым больш сканцэнтраваная лазерная энергія і тым меншы цеплавы ўплыў на навакольную прастору; у той жа час, чым лепшая якасць прамяня, тым меншы адпаведны вугал разыходжання і тым меншай будзе сфакусаваная пляма.

Даследаванні GW Laser Tech і FASTFORM у галіне 3D-друку 03
Кампанія GW Laser Tech, сусветны лідэр у галіне валаконных лазераў высокай яркасці, таксама актыўна даследуе гэтую сферу прымянення з ростам папулярнасці... Тэхналогія 3D-друкуі выпусціў аднакамандны валаконны лазер бесперапыннага дзеяння магутнасцю 500 Вт з дыяпазонам хваль 10 мкм/14 мкм для 3D-друку, арыентаваны на медыцынскія прылады, аўтамабільныя дэталі, аэракасмічную і іншыя галіны.

Сярод іх розныя дыяметры асяродку 10 мкм і 14 мкм вызначаюць памер плямы, што ў асноўным уплывае на шчыльнасць магутнасці лазера, гэта значыць колькасць светлавой энергіі на адзінку плошчы. Пры аднолькавых умовах магутнасці, чым меншы памер плямы, тым большая шчыльнасць магутнасці лазера. Плямы з высокай шчыльнасцю магутнасці падыходзяць для друку металічных парашкоў з высокай тэмпературай плаўлення або высокім адлюстраваннем.

Перавагі прадукту:

➢ Ультратонкі і лёгкі дызайн, вышыня 19 цаляў (1,5 U), вага

➢ Канструкцыя прадукту мае закрыты дызайн, прызначаны для выкарыстання ў асяроддзі 3D-друку, што значна паляпшае агульную надзейнасць лазера, мае ўзровень абароны IP65 і можа бесперапынна працаваць у складаных умовах, такіх як высокая тэмпература, высокая вільготнасць і высокая запыленасць.

➢ Максімальная магутнасць складае 500 Вт, чаго дастаткова для апрацоўкі распаўсюджаных металічных матэрыялаў, такіх як аўстэнітная нержавеючая сталь, мартэнсітная нержавеючая сталь, тытанавыя сплавы, нікелевыя высокатэмпературныя сплавы, алюмініевыя сплавы, магніевыя сплавы і г.д.

➢ Добрая стабільнасць магутнасці, ваганні ў гадзіну

➢ Добрая якасць прамяня, M2

FASTFORM (FastForm) — кампанія, якая спецыялізуецца на даследаваннях і распрацоўках тэхналогій і абсталявання для 3D-друку і можа прадастаўляць паслугі хуткага прататыпавання і дапаможныя рашэнні. Мы наладзілі цеснае супрацоўніцтва з Guanghui Laser і ў будучыні будзем праводзіць эксперыменты і даследаванні па 3D-друку ключавых дэталяў у галіне аэракасмічнай прамысловасці, аўтамабільных мадэляў, біямедыцыны і г.д. Мы выпусцілі адналазерныя прылады FF-M140, мадэлі FF-M150 для навучання, стаматалагічныя мадэлі FF-M180D з падвойным лазерам, прамысловыя мадэлі FF-M300H магутнасцю 1000 Вт, падвойныя лазерныя мадэлі FF-M500 і чатырохлазерныя прылады FF-M800, і ўсе яны выпускаюцца серыйна і падтрымліваюць індывідуальныя рашэнні лакалізацыі. Мы незалежна распрацавалі FastLayer, праграмнае забеспячэнне для шматлазернай рэзкі і генерацыі траекторый. Абсталяванне цалкам аўтаматычнае і не патрабуе абслугоўвання.

Гэты прадукт мае наступныя істотныя перавагі:

➢ Тэхналогія двухбаковага распылення парашка са зменнай хуткасцю, высокі каэфіцыент выкарыстання парашка.

➢ Незалежна распрацаванае праграмнае забеспячэнне для аўтаматычнай разрэзкі і планавання шляху адным пстрычкай мышы.

➢ Пастаўляецца з уласнай камерай, якая дазваляе цалкам аўтаматычна кіраваць і працаваць дыстанцыйна без нагляду.

➢ Абсталяванне мае інтэграваную зварачную канструкцыю, якая з'яўляецца вельмі стабільнай і простай у мантажы.

Сучасны стан і перспектывы развіцця індустрыі 3D-друку
У цяперашні час 3D-друк увайшоў у эру хуткага прататыпавання. Згодна са статыстыкай Кітайскага інстытута даследаванняў бізнесу і прамысловасці, у 2021 годзе найбольшую долю ў абласцях прымянення 3D-друку займае машынабудаванне, якое дасягнула 17,5%, за ім ідуць бытавая электроніка (16,6%) і аўтамабілі (16,1%). З хуткім развіццём бытавой электронікі і аўтамабільнай прамысловасці вобласці прымянення 3D-друку ў гэтых дзвюх галінах будуць яшчэ больш пашырацца ў будучыні.

Што тычыцца маштабу галіны, то, паводле прагнозу Кітайскай інвестыцыйнай сеткі, сярэднегадавы сукупны тэмп росту 3D-друку з 2021 па 2025 год складзе каля 26,59% і дасягне 70,1 мільярда юаняў у 2025 годзе.

3D-друк ахоплівае тры аспекты: абсталяванне, матэрыялы і паслугі, сярод якіх найбольшую долю займае друкарскае абсталяванне. Згодна з дадзенымі, апублікаванымі CCID, маштаб індустрыі 3D-друку ў Кітаі ў 2020 годзе склаў 9,254 млрд юаняў, што складае найбольшую долю.

У цяперашні час кошт абсталявання для 3D-друку ўсё яшчэ адносна высокі. З аднаго боку, гэта звязана з замежнымі патэнтамі і манаполіямі. З іншага боку, гэта звязана з тым, што 3D-індустрыя ў маёй краіне пачалася позна, попыт невялікі, а ступень аўтаноміі нізкая. З мадэрнізацыяй і развіццём высокатэхналагічнай прамысловасці маёй краіны, развіццём тэхналогій і зніжэннем выдаткаў, 3D-друкарская індустрыя маёй краіны ў будучыні прадэманструе тэндэнцыю да павелічэння лакалізацыі. Цеснае супрацоўніцтва паміж вытворцамі абсталявання мае вырашальнае значэнне для садзейнічання маштабнаму развіццю тэхналогіі 3D-друку.

Кампанія Guanghui Laser не толькі засяроджваецца на даследаваннях і інавацыях у галіне лазерных тэхналогій, але і працягвае даследаванні ў галіне тэхналогій лазернай апрацоўкі і імкнецца дапамагаць кліентам вырашаць праблемы іх прымянення. Як вядучы айчынны вытворца абсталявання для 3D-друку, FASTFORM знаёмая з усімі аспектамі 3D-друку і мае вопытную каманду кансультантаў, каб прадастаўляць кліентам прафесійныя высакаякасныя прадукты ў галіне 3D-друку. У будучыні Guanghui Laser будзе супрацоўнічаць з FASTFORM для прасоўвання прымянення і развіцця тэхналогіі лазернага 3D-друку ў Кітаі і садзейнічання мадэрнізацыі галіны. Крыніца: Guanghui Laser Аўтар: Інжынер-прыкладнік Гу Цзясін