Zuntz laserraren aplikazioaren azterketa metalezko 3D inprimaketan

The Gehigarrizko ManuaMetalezko materialen fabrikazio-prozesua (3D inprimaketa) oso eskatua da hegazkingintzan, aeroespazialki, nabigazioan, ibilgailuetan, moldeen fabrikazioan, ekipamendu medikoan, etab. arloetan. Gaur egun, metalezko gehigarrien fabrikazio-prozesuan erabiltzen diren bero-iturrien artean hiru energia handiko habe daude: laser habea, elektroi-habia eta mikro-habia plasma, baita sinterizazio-beroaren sarrera ere. Horien artean, laser habea da metalezko gehigarrien fabrikazioaren arloan gehien erabiltzen den energia handiko habe bero-iturria. Elektroi-habia eta mikro-habia plasma bero-iturriekin alderatuta, laser habeak puntu finaren, kostu txikiaren eta zehaztutako material-posiziora zuzendu daitekeen abantailak ditu. Metalezko materialen berehalako urtzea lor dezake eta urtze-kanalen gainjartzearen eta piezen eraketaren baldintzak betetzen ditu.

Laser 3D inprimaketaren oinarrizko printzipioak

Laser bidezko 3D inprimaketan erabiltzen diren laserren artean zuntz laserrak, erdieroale laserrak, Nd:YAG laserrak eta CO2 laserrak daude. Material ezberdinek modu ezberdinean xurgatzen dituzte uhin-luzera ezberdineko laserrak. Normalean, CO2 laserrak polimeroak inprimatzeko erabiltzen dira, eta zuntz laserrak, berriz, metal hautsak inprimatzeko.

Prozesatzeko metodo desberdinen arabera, laser bidezko gehigarrien fabrikazioan banatu daiteke laser bidezko sinterizazio selektiboa, laser bidezko urtze selektiboa, metal bidezko laser bidezko sinterizazio zuzena, laser bidezko hauts-deposizioa, metal bidezko deposizio zuzena, etab. Horien artean, laser bidezko urtze selektiboa (SLM) metalezko laser bidezko 3D inprimaketa-teknologia erabilienetako bat da.

Laser bidezko urtze selektiboko (SLM) inprimagailuaren oinarrizko egitura irudian ageri da. Inprimatu aurretik, 3D eredua geruzatu behar da eta ondoren eskaneatze-ibilbidea zehaztu behar da. Lehen urratsa lan-mahaia arraskagailu batekin uniformeki arraskatzea eta hauts geruza bat zabaltzea da gainean; bigarren urratsa hauts geruza horretan ibilbide espezifiko bat eskaneatzea da laser batekin, urtzeko eta geruza bat inprimatzeko; hirugarren urratsa lan-mahaia geruza bat behera mugitzea da, eta ondoren goiko eragiketa errepikatzea inprimatze-geruzak behetik gora pilatzeko, horrela inprimatuko den 3D pieza osatuz. Oxidazioa saihesteko, lan-ganbera hustu eta gas geldoz bete behar da prozesu osoan zehar.

Laserren eskaria 3D laser inprimaketan
Laser 3D inprimaketan laserren eskaria bi alderditan islatzen da batez ere: alde batetik, potentzia eta potentzia-egonkortasuna, eta bestetik, izpiaren kalitatea eta puntuaren tamaina.

01 Potentzia eta potentzia-egonkortasuna

3D inprimaketa prozesua batez ere laserraren efektu termikoan oinarritzen da. Laseraren intentsitateak energia-atalase jakin bat gainditu behar du materiala urtzeko. Hori dela eta, laserraren batez besteko irteera-potentziari erreparatzen dio gehiago eta ez da laserraren pultsu-moduarekiko sentikorra. Beraz, zuntz jarraituko laserrak erabiltzen dira normalean, eta potentzia gutxi gorabehera 100W eta 1000W artean banatzen da.
Zenbat eta handiagoa izan modeloa eta zenbat eta geruza gehiago, orduan eta luzeagoa izango da inprimatze-denbora. Iraupena, oro har, ordu batzuetatik hasi eta dozenaka orduetara bitartekoa da. Hori dela eta, eskakizun handiak daude laserraren epe luzeko funtzionamendu egonkorrean. Tenperatura altuegia bada, metalezko hautsa gehiegi erre daiteke eta baita beste pieza moldatu batzuk berriro urtzea ere eragin dezake; tenperatura baxuegia bada, metalezko hautsa ez da guztiz urtzen, lotura-indarra ez da nahikoa izango eta moldatutako osagaiaren forma ez da mantenduko. Beraz, laserraren potentzia-egonkortasuna funtsezkoa da inprimatze-kalitaterako.

02 Izpiaren kalitatea eta puntuaren tamaina

Izpiaren kalitatea eta puntuaren tamaina inprimaketaren zehaztasuna islatzen duten parametro nagusietako bat dira. 3D inprimaketa laser izpiaren eskaneatzeaz egiten da. Zenbat eta laser puntu txikiagoa izan, orduan eta eskaneatze zehaztasun handiagoa, orduan eta bereizmen handiagoa inprimatutako ereduaren eta orduan eta hauskorragoa da inprimatutako piezaren gainazala.
Izpiaren kalitatea normalean BPP edo M2 bidez ezaugarritzen da. M2 1etik zenbat eta hurbilago egon, orduan eta hobea izango da izpiaren kalitatea, orduan eta kontzentratuagoa izango da laser energia eta orduan eta txikiagoa izango da bero-efektua inguruko eremuan; aldi berean, zenbat eta hobea izan izpiaren kalitatea, orduan eta txikiagoa izango da dagokion dibergentzia-angelua eta orduan eta txikiagoa izango da fokatutako puntua.

03 GW Laser Tech eta FASTFORM-en esplorazioa 3D inprimaketaren arloan
GW Laser Tech-ek, distira handiko zuntz laserren munduko liderra den aldetik, aplikazio-eremu hau ere aktiboki aztertu du, honako hauen gorakadarekin batera: 3D Inprimaketa Teknologia..., eta 500W-ko zuntz laser jarraitu monomodal bat merkaturatu zuen 3D inprimaketa aplikazioetarako, gailu medikoak, automobilgintzako piezak, aeroespaziala eta beste arlo batzuk helburu hartuta.

Horien artean, 10μm eta 14μm-ko nukleo diametro desberdinek orbanaren tamaina zehazten dute, eta horrek batez ere laser potentzia dentsitatean eragiten du, hau da, azalera unitateko argi-energia kopuruan. Potentzia baldintza berdinetan, zenbat eta txikiagoa izan orbanaren tamaina, orduan eta handiagoa izango da laser potentzia dentsitatea. Potentzia dentsitate handiko orbanak egokiak dira urtze-puntu altuak edo islapen handiak dituzten metal hautsak inprimatzeko.

Produktuaren abantailak:

➢ Diseinu ultra-mehea eta arina, 19 hazbeteko 1.5U altuerako diseinua, 20 kg baino gutxiagoko pisua, egitura trinkoa, tamaina txikia, pisu arina, integrazio-erosotasun paregabea eta malgutasun-moldakortasun paregabea eskaintzen dituena.

➢ Produktuaren egiturak diseinu itxia hartzen du, 3D inprimaketa ingurunera zuzendua, laserraren fidagarritasun orokorra, IP65 babes maila asko hobetuz, eta etengabe funtziona dezake tenperatura altuan, hezetasun handian eta hauts asko bezalako ingurune gogorretan.

➢ Gehienezko potentzia 500W-koa da, eta nahikoa da ohiko metal materialak eratzeko, hala nola altzairu herdoilgaitz austenitikoa, altzairu herdoilgaitz martensitikoa, titaniozko aleazioa, nikelean oinarritutako tenperatura altuko aleazioa, aluminiozko aleazioa, magnesiozko aleazioa, etab.

➢ Energia-egonkortasun ona, orduko gorabehera %0,5 baino txikiagoa, inprimaketa ultra-luzeetarako prozesuaren koherentzia bermatuz.

➢ Izpiaren kalitate ona, M2

FASTFORM (FastForm) 3D inprimaketa teknologia eta ekipamenduen ikerketan eta garapenean espezializatutako enpresa bat da, eta prototipo azkarreko zerbitzu eta laguntza-irtenbide onenak eskain ditzake. Guanghui Laser-ekin lankidetza sakona ezarri dugu, eta etorkizunean 3D inprimaketa esperimentuak eta ikerketak egingo ditugu aeroespazial, automobil modelo, biomedikuntza eta abarren arloetako pieza gakoetan. FF-M140 laser bakarreko produktuak, FF-M150 irakaskuntzarako modelo espezifikoak, FF-M180D laser bikoitzeko hortz-eredu espezifikoak, FF-M300H 1000W potentzia handiko laser industria-ereduak, FF-M500 laser bikoitzeko modeloak eta FF-M800 lau laser produktuak merkaturatu ditugu, eta horiek guztiak seriean ekoitzi dira eta lokalizazio-irtenbide pertsonalizatuak onartzen dituzte. FastLayer modu independentean garatu dugu, laser anitzeko ebakitzeko eta ibilbideak sortzeko softwarea. Ekipamendua guztiz automatikoa eta zaindu gabea da.

Produktu honek abantaila nabarmen hauek ditu:

➢ Hauts-hedapen teknologia bidirekzionala eta abiadura aldakorrekoa, hauts-erabilera-tasa handia.

➢ Klik bakarrarekin automatikoki ebakitzeko eta ibilbideen plangintza egiteko software independentea.

➢ Kamera propioa du, eta horri esker, kontrol guztiz automatikoa eta urrunetik funtzionamendu autonomoa egin daiteke.

➢ Ekipamenduak soldadura-egitura integratu bat hartzen du, oso egonkorra eta instalatzeko erraza dena.

3D inprimaketa industriaren egungo egoera eta garapen-perspektibak
Gaur egun, 3D inprimaketa prototipo azkarren aroan sartu da. Txinako Enpresa Industria Ikerketa Institutuaren estatistiken arabera, makineria industriak izan zuen aplikazio-eremuen zatirik handiena 2021ean, % 17,5era iritsiz, ondoren kontsumo-elektronika (% 16,6) eta automobilak (% 16,1). Kontsumo-elektronikaren eta automobilgintzaren garapen azkarrarekin, 3D inprimaketaren aplikazio-eremuak bi arlo hauetan etorkizunean gehiago zabalduko dira.

Industriaren eskalari dagokionez, China Investment Network-en aurreikuspenaren arabera: 3D inprimaketaren batez besteko urteko hazkunde-tasa konposatua % 26,59 ingurukoa izango da 2021etik 2025era, eta 70.100 milioi yuanera iritsiko da 2025ean.

3D inprimaketak hiru alderdi hartzen ditu barne: ekipamendua, materialak eta zerbitzuak, eta horien artean inprimaketa-ekipoek dute zatirik handiena. CCIDek argitaratutako datuen arabera, Txinako 3D inprimaketa-ekipoen industriaren eskala 9.254 mila milioi yuan izan zen 2020an, proportziorik handiena osatuz.

Gaur egun, 3D inprimaketa ekipoen prezioa nahiko altua da oraindik. Alde batetik, atzerriko patente eta monopolioengatik da. Bestetik, nire herrialdeko 3D industria berandu hasi zelako, eskaria txikia delako eta autonomia maila baxua delako. Nire herrialdeko goi-mailako manufaktura industriaren hobekuntzarekin eta garapenarekin, teknologiaren garapenarekin eta kostuen murrizketekin, nire herrialdeko 3D inprimaketa industriak lokalizazio gero eta handiagoa izateko joera erakutsiko du etorkizunean. Ekipamendu fabrikatzaileen arteko lankidetza estua ezinbestekoa da 3D inprimaketa teknologiaren garapen eskala handia sustatzeko.

Guanghui Laserrek ez du laser produktuen teknologiaren ikerketan eta berrikuntzan bakarrik zentratzen, baizik eta laser prozesatzeko teknologiaren arloan ere esploratzen jarraitzen du, eta bezeroei aplikazio arazoak konpontzen laguntzeko konpromisoa hartu du. 3D inprimaketa ekipamenduen fabrikatzaile nagusi gisa, FASTFORMek 3D inprimaketaren alderdi guztiak ezagutzen ditu eta aholkularitza talde esperientziaduna du bezeroei 3D inprimaketaren arloan goi-mailako produktu profesionalak eskaintzeko. Etorkizunean, Guanghui Laserrek FASTFORMekin lan egingo du laser 3D inprimaketa teknologiaren aplikazioa eta garapena Txinan sustatzeko eta industria hobetzen laguntzeko. Iturria: Guanghui Laser Egilea: Aplikazio Ingeniaria Gu Jiaxing