મેટલ 3D પ્રિન્ટીંગમાં ફાઇબર લેસરના ઉપયોગનું અન્વેષણ

આ એડિટિવ મનુઉડ્ડયન, એરોસ્પેસ, નેવિગેશન, વાહનો, મોલ્ડ મેન્યુફેક્ચરિંગ, તબીબી સાધનો વગેરે ક્ષેત્રોમાં ધાતુની સામગ્રીની ફેક્ચરિંગ (3D પ્રિન્ટિંગ) પ્રક્રિયાની ખૂબ માંગ છે. હાલમાં, ધાતુના ઉમેરણ ઉત્પાદન પ્રક્રિયામાં ઉપયોગમાં લેવાતા ગરમીના સ્ત્રોતોમાં ત્રણ ઉચ્ચ-ઊર્જા બીમ, એટલે કે લેસર બીમ, ઇલેક્ટ્રોન બીમ અને માઇક્રો-બીમ પ્લાઝ્મા, તેમજ સિન્ટરિંગ હીટ ઇનપુટનો સમાવેશ થાય છે. તેમાંથી, મેટલ એડિટિવ મેન્યુફેક્ચરિંગના ક્ષેત્રમાં લેસર બીમ સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતો ઉચ્ચ-ઊર્જા બીમ હીટ સ્ત્રોત છે. ઇલેક્ટ્રોન બીમ અને માઇક્રો-બીમ પ્લાઝ્મા હીટ સ્ત્રોતોની તુલનામાં, લેસર બીમમાં ફાઇન સ્પોટ, ઓછી કિંમતના ફાયદા છે અને તેને ચોક્કસ સામગ્રી સ્થાન પર નિર્દેશિત કરી શકાય છે. તે ધાતુની સામગ્રીનું તાત્કાલિક ગલન પ્રાપ્ત કરી શકે છે અને મેલ્ટ ચેનલ ઓવરલેપ અને ભાગ બનાવવાની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરી શકે છે.

લેસર 3D પ્રિન્ટીંગના મૂળભૂત સિદ્ધાંતો

લેસર 3D પ્રિન્ટીંગમાં વપરાતા લેસરોમાં ફાઇબર લેસર, સેમિકન્ડક્ટર લેસર, Nd:YAG લેસર અને CO2 લેસરનો સમાવેશ થાય છે. વિવિધ સામગ્રી વિવિધ તરંગલંબાઇના લેસરોને અલગ અલગ રીતે શોષી લે છે. સામાન્ય રીતે, CO2 લેસરનો ઉપયોગ પોલિમર છાપવા માટે થાય છે, જ્યારે ફાઇબર લેસરનો ઉપયોગ મેટલ પાવડર છાપવા માટે થાય છે.

વિવિધ પ્રક્રિયા પદ્ધતિઓ અનુસાર, લેસર એડિટિવ મેન્યુફેક્ચરિંગને પસંદગીયુક્ત લેસર સિન્ટરિંગ, પસંદગીયુક્ત લેસર મેલ્ટિંગ, ડાયરેક્ટ મેટલ લેસર સિન્ટરિંગ, લેસર પાવડર ડિપોઝિશન, ડાયરેક્ટ મેટલ ડિપોઝિશન, વગેરેમાં વિભાજિત કરી શકાય છે. તેમાંથી, પસંદગીયુક્ત લેસર મેલ્ટિંગ (SLM) એ સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી મેટલ લેસર 3D પ્રિન્ટિંગ તકનીકોમાંની એક છે.

પસંદગીયુક્ત લેસર મેલ્ટિંગ (SLM) પ્રિન્ટિંગ ડિવાઇસનું મૂળભૂત માળખું આકૃતિમાં બતાવવામાં આવ્યું છે. પ્રિન્ટિંગ પહેલાં, 3D મોડેલને સ્તરમાં ગોઠવવું આવશ્યક છે અને પછી સ્કેનિંગ ટ્રેજેક્ટરી નક્કી કરવી આવશ્યક છે. પહેલું પગલું એ છે કે વર્કબેન્ચને સ્ક્રેપર વડે સમાન રીતે સ્ક્રેપ કરવું અને તેના પર પાવડરનો સ્તર ફેલાવવો; બીજું પગલું એ છે કે પાવડરના આ સ્તર પર લેસર વડે ચોક્કસ ટ્રેજેક્ટરી સ્કેન કરીને તેને ઓગાળીને એક સ્તર છાપવું; ત્રીજું પગલું એ છે કે વર્કબેન્ચને એક સ્તર નીચે ખસેડવું, અને પછી ઉપરોક્ત કામગીરીને પુનરાવર્તિત કરીને પ્રિન્ટિંગ સ્તરોને નીચેથી ઉપર સુધી સ્ટેક કરવા, આમ પ્રિન્ટ કરવા માટે 3D ભાગ બનાવવો. ઓક્સિડેશન અટકાવવા માટે, સમગ્ર પ્રક્રિયા દરમિયાન કાર્યકારી ચેમ્બર ખાલી કરાવવો જોઈએ અને નિષ્ક્રિય ગેસથી ભરવો જોઈએ.

લેસર 3D પ્રિન્ટીંગમાં લેસરોની માંગ
લેસર 3D પ્રિન્ટીંગમાં લેસરોની માંગ મુખ્યત્વે બે પાસાઓમાં પ્રતિબિંબિત થાય છે: એક તરફ, પાવર અને પાવર સ્થિરતા, અને બીજી તરફ, બીમ ગુણવત્તા અને સ્પોટ કદ.

01 પાવર અને પાવર સ્થિરતા

3D પ્રિન્ટીંગ પ્રક્રિયા મુખ્યત્વે લેસરની થર્મલ અસર પર આધાર રાખે છે. સામગ્રીને ઓગાળવા માટે લેસરની તીવ્રતા ચોક્કસ ઉર્જા થ્રેશોલ્ડ કરતાં વધુ હોવી જોઈએ. તેથી, તે લેસરની સરેરાશ આઉટપુટ પાવર પર વધુ ધ્યાન આપે છે અને લેસરના પલ્સ મોડ પ્રત્યે સંવેદનશીલ નથી. તેથી, સતત ફાઇબર લેસરનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે થાય છે, અને પાવર લગભગ 100W અને 1000W વચ્ચે વહેંચવામાં આવે છે.
મોડેલ જેટલું મોટું અને વધુ સ્તરો, પ્રિન્ટિંગનો સમય તેટલો લાંબો. સમયગાળો સામાન્ય રીતે થોડા કલાકોથી લઈને ડઝનેક કલાકો સુધીનો હોય છે. તેથી, લેસરના લાંબા ગાળાના સ્થિર સંચાલન માટે ઉચ્ચ આવશ્યકતાઓ મૂકવામાં આવે છે. જો તાપમાન ખૂબ ઊંચું હોય, તો ધાતુનો પાવડર વધુ પડતો બળી શકે છે અને અન્ય રચાયેલા ભાગોને ફરીથી ઓગળી શકે છે; જો તાપમાન ખૂબ ઓછું હોય, તો ધાતુનો પાવડર સંપૂર્ણપણે ઓગળતો નથી, બંધન બળ અપૂરતું હોય છે, અને રચાયેલા ઘટકનો આકાર જાળવી શકાતો નથી. તેથી, છાપકામની ગુણવત્તા માટે લેસરની પાવર સ્થિરતા મહત્વપૂર્ણ છે.

02 બીમની ગુણવત્તા અને સ્પોટનું કદ

બીમ ગુણવત્તા અને સ્પોટ કદ એ મુખ્ય પરિમાણોમાંના એક છે જે પ્રિન્ટિંગ ચોકસાઈને પ્રતિબિંબિત કરે છે. 3D પ્રિન્ટિંગ લેસર બીમ સ્કેનિંગ દ્વારા રચાય છે. લેસર સ્પોટ જેટલું નાનું હશે, સ્કેનિંગ ચોકસાઈ જેટલી વધારે હશે, પ્રિન્ટેડ મોડેલનું રિઝોલ્યુશન વધારે હશે અને પ્રિન્ટેડ ભાગની સપાટી વધુ નાજુક હશે.
બીમની ગુણવત્તા સામાન્ય રીતે BPP અથવા M2 દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે. M2 1 ની જેટલી નજીક હશે, બીમની ગુણવત્તા જેટલી સારી હશે, લેસર ઊર્જા વધુ કેન્દ્રિત હશે, અને આસપાસના વિસ્તાર પર ગરમીની અસર ઓછી હશે; તે જ સમયે, બીમની ગુણવત્તા જેટલી સારી હશે, અનુરૂપ વિચલન કોણ તેટલું નાનું હશે, અને કેન્દ્રિત સ્થળ તેટલું નાનું હશે.

03 GW લેસર ટેક અને FASTFORM ની 3D પ્રિન્ટીંગ ક્ષેત્રમાં શોધ
ઉચ્ચ-તેજસ્વી ફાઇબર લેસરોમાં વિશ્વના અગ્રણી તરીકે, GW લેસર ટેક, ઉદય સાથે આ એપ્લિકેશન ક્ષેત્રની સક્રિય શોધ કરી છે. 3D પ્રિન્ટીંગ ટેકનોલોજી, અને 3D પ્રિન્ટીંગ એપ્લિકેશનો માટે 500W સિંગલ-મોડ 10μm/14μm સતત ફાઇબર લેસર લોન્ચ કર્યું, જે તબીબી ઉપકરણો, ઓટોમોટિવ ભાગો, એરોસ્પેસ અને અન્ય ક્ષેત્રોને લક્ષ્ય બનાવે છે.

તેમાંથી, 10μm અને 14μm ના વિવિધ કોર વ્યાસ સ્પોટનું કદ નક્કી કરે છે, જે મુખ્યત્વે લેસર પાવર ઘનતાને અસર કરે છે, એટલે કે, પ્રતિ યુનિટ વિસ્તાર પ્રકાશ ઊર્જાની માત્રા. સમાન પાવર પરિસ્થિતિઓ હેઠળ, સ્પોટનું કદ જેટલું નાનું હશે, લેસર પાવર ઘનતા વધારે હશે. ઉચ્ચ-શક્તિ ઘનતાવાળા સ્પોટ ઉચ્ચ ગલનબિંદુઓ અથવા ઉચ્ચ પ્રતિબિંબ સાથે મેટલ પાવડર છાપવા માટે યોગ્ય છે.

ઉત્પાદનના ફાયદા:

➢ અતિ-પાતળી અને હલકી ડિઝાઇન, 19-ઇંચ 1.5U ઊંચાઈ ડિઝાઇન, વજન

➢ ઉત્પાદન માળખું 3D પ્રિન્ટીંગ વાતાવરણને ધ્યાનમાં રાખીને બંધ ડિઝાઇન અપનાવે છે, જે લેસરની એકંદર વિશ્વસનીયતા, IP65 સુરક્ષા સ્તરમાં ઘણો સુધારો કરે છે, અને ઉચ્ચ તાપમાન, ઉચ્ચ ભેજ અને ઉચ્ચ ધૂળ જેવા કઠોર વાતાવરણમાં સતત કાર્ય કરી શકે છે.

➢ મહત્તમ શક્તિ 500W છે, જે ઓસ્ટેનિટિક સ્ટેનલેસ સ્ટીલ, માર્ટેન્સિટિક સ્ટેનલેસ સ્ટીલ, ટાઇટેનિયમ એલોય, નિકલ-આધારિત ઉચ્ચ-તાપમાન એલોય, એલ્યુમિનિયમ એલોય, મેગ્નેશિયમ એલોય, વગેરે જેવી સામાન્ય ધાતુ સામગ્રી બનાવવા માટે પૂરતી છે.

➢ સારી પાવર સ્થિરતા, કલાક દીઠ વધઘટ

➢ સારી બીમ ગુણવત્તા, M2

FASTFORM (ફાસ્ટફોર્મ) એ 3D પ્રિન્ટીંગ ટેકનોલોજી અને સાધનોના સંશોધન અને વિકાસમાં નિષ્ણાત કંપની છે, અને તે ટોચની ઝડપી પ્રોટોટાઇપિંગ સેવાઓ અને સહાયક ઉકેલો પ્રદાન કરી શકે છે. અમે ગુઆંગહુઇ લેસર સાથે ઊંડાણપૂર્વક સહયોગ સ્થાપિત કર્યો છે, અને ભવિષ્યમાં એરોસ્પેસ, ઓટોમોબાઇલ મોડેલ્સ, બાયોમેડિસિન વગેરે ક્ષેત્રોમાં મુખ્ય ભાગો પર 3D પ્રિન્ટીંગ પ્રયોગો અને સંશોધન કરીશું. અમે FF-M140 સિંગલ લેસર પ્રોડક્ટ્સ, FF-M150 શિક્ષણ-વિશિષ્ટ મોડેલ્સ, FF-M180D ડ્યુઅલ લેસર ડેન્ટલ-વિશિષ્ટ મોડેલ્સ, FF-M300H 1000W હાઇ-પાવર લેસર ઔદ્યોગિક મોડેલ્સ, FF-M500 ડ્યુઅલ લેસર મોડેલ્સ અને FF-M800 ચાર લેસર પ્રોડક્ટ્સ લોન્ચ કર્યા છે, અને તે બધાનું મોટા પાયે ઉત્પાદન કરવામાં આવ્યું છે અને કસ્ટમાઇઝ્ડ સ્થાનિકીકરણ ઉકેલોને સમર્થન આપે છે. અમે સ્વતંત્ર રીતે ફાસ્ટલેયર, એક મલ્ટી-લેસર સ્લાઇસિંગ અને પાથ જનરેશન સોફ્ટવેર વિકસાવ્યું છે. આ સાધન સંપૂર્ણપણે સ્વચાલિત અને અનુપસ્થિત છે.

આ ઉત્પાદનના નીચેના નોંધપાત્ર ફાયદા છે:

➢ દ્વિપક્ષીય અને ચલ ગતિ પાવડર ફેલાવવાની ટેકનોલોજી, ઉચ્ચ પાવડર ઉપયોગ દર.

➢ એક ક્લિકથી ઓટોમેટિક સ્લાઈસિંગ અને પાથ પ્લાનિંગ પૂર્ણ કરવા માટે સ્વતંત્ર રીતે વિકસિત સોફ્ટવેર.

➢ તેના પોતાના કેમેરા સાથે આવે છે, જે સંપૂર્ણપણે સ્વચાલિત નિયંત્રણ અને દૂરસ્થ રીતે ધ્યાન વગર કામગીરી કરી શકે છે.

➢ આ સાધન એક સંકલિત વેલ્ડીંગ માળખું અપનાવે છે, જે અત્યંત સ્થિર અને સ્થાપિત કરવા માટે સરળ છે.

3D પ્રિન્ટીંગ ઉદ્યોગની વર્તમાન સ્થિતિ અને વિકાસની સંભાવનાઓ
હાલમાં, 3D પ્રિન્ટિંગ ઝડપી પ્રોટોટાઇપિંગના યુગમાં પ્રવેશી ચૂક્યું છે. ચાઇના બિઝનેસ ઇન્ડસ્ટ્રી રિસર્ચ ઇન્સ્ટિટ્યૂટના આંકડા અનુસાર, 2021 માં ડાઉનસ્ટ્રીમ એપ્લિકેશન ક્ષેત્રોમાં મશીનરી ઉદ્યોગનો હિસ્સો સૌથી મોટો છે, જે 17.5% સુધી પહોંચ્યો છે, ત્યારબાદ કન્ઝ્યુમર ઇલેક્ટ્રોનિક્સ (16.6%) અને ઓટોમોબાઇલ્સ (16.1%) આવે છે. કન્ઝ્યુમર ઇલેક્ટ્રોનિક્સ અને ઓટોમોટિવ ઉદ્યોગના ઝડપી વિકાસ સાથે, ભવિષ્યમાં આ બે ક્ષેત્રોમાં 3D પ્રિન્ટિંગના એપ્લિકેશન ક્ષેત્રોનો વધુ વિસ્તાર કરવામાં આવશે.

ઉદ્યોગના ધોરણની દ્રષ્ટિએ, ચાઇના ઇન્વેસ્ટમેન્ટ નેટવર્કની આગાહી મુજબ: 2021 થી 2025 સુધી 3D પ્રિન્ટીંગનો સરેરાશ વાર્ષિક ચક્રવૃદ્ધિ દર લગભગ 26.59% રહેશે, અને તે 2025 માં 70.1 અબજ યુઆન સુધી પહોંચશે.

3D પ્રિન્ટિંગ ત્રણ પાસાઓને આવરી લે છે: સાધનો, સામગ્રી અને સેવાઓ, જેમાં પ્રિન્ટિંગ સાધનોનો હિસ્સો સૌથી મોટો છે. CCID દ્વારા બહાર પાડવામાં આવેલા ડેટા અનુસાર, 2020 માં ચીનના 3D પ્રિન્ટિંગ સાધનો ઉદ્યોગનો સ્કેલ 9.254 બિલિયન યુઆન હતો, જે સૌથી મોટો હિસ્સો ધરાવે છે.

હાલમાં, 3D પ્રિન્ટીંગ સાધનોની કિંમત હજુ પણ પ્રમાણમાં ઊંચી છે. એક તરફ, તે વિદેશી પેટન્ટ અને એકાધિકારને કારણે છે. બીજી તરફ, કારણ કે મારા દેશનો 3D ઉદ્યોગ મોડો શરૂ થયો હતો, માંગ ઓછી છે, અને સ્વાયત્તતા ઓછી છે. મારા દેશના ઉચ્ચ-સ્તરીય ઉત્પાદન ઉદ્યોગના અપગ્રેડ અને વિકાસ, ટેકનોલોજીના વિકાસ અને ખર્ચમાં ઘટાડો સાથે, મારા દેશનો 3D પ્રિન્ટીંગ ઉદ્યોગ ભવિષ્યમાં સ્થાનિકીકરણમાં વધારો કરવાનું વલણ બતાવશે. 3D પ્રિન્ટીંગ ટેકનોલોજીના મોટા પાયે વિકાસને પ્રોત્સાહન આપવા માટે સાધનો ઉત્પાદકો વચ્ચે ગાઢ સહયોગ મહત્વપૂર્ણ છે.

ગુઆંગહુઇ લેસર ફક્ત લેસર પ્રોડક્ટ ટેકનોલોજીના સંશોધન અને નવીનતા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરતું નથી, પરંતુ લેસર પ્રોસેસિંગ ટેકનોલોજીના ક્ષેત્રમાં પણ શોધખોળ ચાલુ રાખે છે, અને ગ્રાહકોને એપ્લિકેશન સમસ્યાઓ ઉકેલવામાં મદદ કરવા માટે પ્રતિબદ્ધ છે. એક અગ્રણી સ્થાનિક 3D પ્રિન્ટિંગ સાધનો ઉત્પાદક તરીકે, FASTFORM 3D પ્રિન્ટિંગના તમામ પાસાઓથી પરિચિત છે અને ગ્રાહકોને 3D પ્રિન્ટિંગના ક્ષેત્રમાં વ્યાવસાયિક ઉચ્ચ-અંતિમ ઉત્પાદનો પ્રદાન કરવા માટે એક અનુભવી કન્સલ્ટિંગ ટીમ ધરાવે છે. ભવિષ્યમાં, ગુઆંગહુઇ લેસર ચીનમાં લેસર 3D પ્રિન્ટિંગ ટેકનોલોજીના ઉપયોગ અને વિકાસને પ્રોત્સાહન આપવા અને ઉદ્યોગને અપગ્રેડ કરવામાં મદદ કરવા માટે FASTFORM સાથે કામ કરશે. સ્ત્રોત: ગુઆંગહુઇ લેસર લેખક: એપ્લિકેશન એન્જિનિયર ગુ જિયાક્સિંગ