ბოჭკოვანი ლაზერის გამოყენების შესწავლა ლითონის 3D ბეჭდვაში

ის დანამატის მანულითონის მასალების წარმოების (3D ბეჭდვის) პროცესი დიდი მოთხოვნაა ავიაციის, აერონავტიკის, ნავიგაციის, სატრანსპორტო საშუალებების, ყალიბების წარმოების, სამედიცინო აღჭურვილობის და ა.შ. სფეროებში. ამჟამად, ლითონის დანამატების წარმოების პროცესში გამოყენებული სითბოს წყაროები მოიცავს სამ მაღალი ენერგიის სხივს, კერძოდ, ლაზერულ სხივს, ელექტრონულ სხივს და მიკროსხივურ პლაზმურს, ასევე სინთეზირების სითბოს შეყვანას. მათ შორის, ლაზერული სხივი ლითონის დანამატების წარმოების სფეროში ყველაზე ფართოდ გამოყენებული მაღალი ენერგიის სხივური სითბოს წყაროა. ელექტრონულ სხივურ და მიკროსხივურ პლაზმურ სითბოს წყაროებთან შედარებით, ლაზერულ სხივს აქვს წვრილი წერტილის, დაბალი ღირებულების და მასალის მითითებულ პოზიციაზე მიმართვის უპირატესობები. მას შეუძლია ლითონის მასალების მყისიერი დნობის მიღწევა და დნობის არხის გადაფარვისა და ნაწილების ფორმირების მოთხოვნების დაკმაყოფილება.

ლაზერული 3D ბეჭდვის ძირითადი პრინციპები

ლაზერულ 3D ბეჭდვაში გამოყენებულ ლაზერებს შორისაა ბოჭკოვანი ლაზერები, ნახევარგამტარული ლაზერები, Nd:YAG ლაზერები და CO2 ლაზერები. სხვადასხვა მასალა სხვადასხვაგვარად შთანთქავს სხვადასხვა ტალღის სიგრძის ლაზერებს. როგორც წესი, CO2 ლაზერები გამოიყენება პოლიმერების დასაბეჭდად, ხოლო ბოჭკოვანი ლაზერები - ლითონის ფხვნილების დასაბეჭდად.

სხვადასხვა დამუშავების მეთოდის მიხედვით, ლაზერული დანამატების წარმოება შეიძლება დაიყოს შემდეგნაირად: სელექციური ლაზერული სინთეზირება, სელექციური ლაზერული დნობა, ლითონის პირდაპირი ლაზერული სინთეზირება, ლაზერული ფხვნილის დეპონირება, ლითონის პირდაპირი დეპონირება და ა.შ. მათ შორის, სელექციური ლაზერული დნობა (SLM) ერთ-ერთი ყველაზე ფართოდ გამოყენებული ლითონის ლაზერული 3D ბეჭდვის ტექნოლოგიაა.

შერჩევითი ლაზერული დნობის (SLM) ბეჭდვის მოწყობილობის ძირითადი სტრუქტურა ნაჩვენებია ნახაზზე. ბეჭდვამდე, 3D მოდელი უნდა დაიშალოს ფენებად და შემდეგ განისაზღვროს სკანირების ტრაექტორია. პირველი ნაბიჯი არის სამუშაო მაგიდის თანაბრად გახეხვა საფხეკით და მასზე ფხვნილის ფენის გაშლა; მეორე ნაბიჯი არის ფხვნილის ამ ფენაზე კონკრეტული ტრაექტორიის სკანირება ლაზერით მისი გადნობისა და ფენის დასაბეჭდად; მესამე ნაბიჯი არის სამუშაო მაგიდის ერთი ფენით ქვემოთ გადატანა და შემდეგ ზემოთ აღწერილი ოპერაციის გამეორება ბეჭდვის ფენების ქვემოდან ზემოთ დასაწყობად, რითაც წარმოიქმნება დასაბეჭდი 3D ნაწილი. დაჟანგვის თავიდან ასაცილებლად, მთელი პროცესის განმავლობაში სამუშაო კამერა უნდა დაცარიელდეს და შეივსოს ინერტული აირით.

ლაზერების მოთხოვნა ლაზერულ 3D ბეჭდვაში
ლაზერულ 3D ბეჭდვაში ლაზერებზე მოთხოვნა ძირითადად ორ ასპექტში აისახება: ერთი მხრივ, სიმძლავრე და სიმძლავრის სტაბილურობა და მეორე მხრივ, სხივის ხარისხი და ლაქის ზომა.

01 სიმძლავრე და სიმძლავრის სტაბილურობა

3D ბეჭდვის პროცესი ძირითადად ლაზერის თერმულ ეფექტზეა დამოკიდებული. მასალის დნობისთვის ლაზერის ინტენსივობამ გარკვეულ ენერგიის ზღვარს უნდა გადააჭარბოს. ამიტომ, ის უფრო მეტ ყურადღებას აქცევს ლაზერის საშუალო გამომავალ სიმძლავრეს და არ არის მგრძნობიარე ლაზერის იმპულსური რეჟიმის მიმართ. ამიტომ, როგორც წესი, გამოიყენება უწყვეტი ბოჭკოვანი ლაზერები, რომელთა სიმძლავრე დაახლოებით 100 ვატიდან 1000 ვატამდე ნაწილდება.
რაც უფრო დიდია მოდელი და რაც მეტი ფენაა, მით უფრო ხანგრძლივია ბეჭდვის დრო. ხანგრძლივობა, როგორც წესი, რამდენიმე საათიდან ათეულობით საათამდეა. ამიტომ, ლაზერის ხანგრძლივ სტაბილურ მუშაობაზე მაღალი მოთხოვნები დგება. თუ ტემპერატურა ძალიან მაღალია, ლითონის ფხვნილი შეიძლება ზედმეტად დაიწვას და სხვა ჩამოყალიბებული ნაწილების ხელახლა დნობაც კი გამოიწვიოს; თუ ტემპერატურა ძალიან დაბალია, ლითონის ფხვნილი ბოლომდე არ დნება, შემაკავშირებელი ძალა არასაკმარისი იქნება და ჩამოყალიბებული კომპონენტის ფორმა შესაძლოა არ შენარჩუნდეს. ამიტომ, ლაზერის სიმძლავრის სტაბილურობა გადამწყვეტია ბეჭდვის ხარისხისთვის.

02 სხივის ხარისხი და ლაქის ზომა

სხივის ხარისხი და ლაქის ზომა ბეჭდვის სიზუსტის ამსახველი ერთ-ერთი მთავარი პარამეტრია. 3D ბეჭდვა ლაზერული სხივური სკანირებით ყალიბდება. რაც უფრო პატარაა ლაზერული ლაქა, მით უფრო მაღალია სკანირების სიზუსტე, მით უფრო მაღალია დაბეჭდილი მოდელის გარჩევადობა და მით უფრო ნაზია დაბეჭდილი ნაწილის ზედაპირი.
სხივის ხარისხი, როგორც წესი, ხასიათდება BPP-ით ან M2-ით. რაც უფრო ახლოსაა M2 1-თან, მით უკეთესია სხივის ხარისხი, მით უფრო კონცენტრირებულია ლაზერული ენერგია და მით უფრო მცირეა თერმული ეფექტი მიმდებარე ფართობზე; ამავდროულად, რაც უფრო უკეთესია სხივის ხარისხი, მით უფრო მცირეა შესაბამისი დივერგენციის კუთხე და მით უფრო პატარა იქნება ფოკუსირებული წერტილი.

03 GW Laser Tech-ისა და FASTFORM-ის კვლევა 3D ბეჭდვის სფეროში
GW Laser Tech-მა, როგორც მაღალი სიკაშკაშის ბოჭკოვანი ლაზერების მსოფლიო ლიდერმა, აქტიურად შეისწავლა ამ გამოყენების სფერო... 3D ბეჭდვის ტექნოლოგიადა გამოუშვა 500 ვატიანი ერთრეჟიმიანი 10μm/14μm უწყვეტი ბოჭკოვანი ლაზერი 3D ბეჭდვის აპლიკაციებისთვის, რომელიც განკუთვნილია სამედიცინო მოწყობილობებისთვის, საავტომობილო ნაწილებისთვის, აერონავტიკისა და სხვა სფეროებისთვის.

მათ შორის, 10μm და 14μm ბირთვის სხვადასხვა დიამეტრი განსაზღვრავს ლაქის ზომას, რაც ძირითადად გავლენას ახდენს ლაზერის სიმძლავრის სიმკვრივეზე, ანუ ერთეულ ფართობზე სინათლის ენერგიის რაოდენობაზე. იმავე სიმძლავრის პირობებში, რაც უფრო მცირეა ლაქის ზომა, მით უფრო დიდია ლაზერის სიმძლავრის სიმკვრივე. მაღალი სიმძლავრის სიმკვრივის ლაქები შესაფერისია მაღალი დნობის წერტილის ან მაღალი არეკვლის მქონე ლითონის ფხვნილების დასაბეჭდად.

პროდუქტის უპირატესობები:

➢ ულტრათხელი და მსუბუქი დიზაინი, 19 დიუმიანი 1.5U სიმაღლის დიზაინი, წონა

➢ პროდუქტის სტრუქტურა დახურულ დიზაინს იღებს, რომელიც 3D ბეჭდვის გარემოსთვისაა განკუთვნილი, რაც მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს ლაზერის საერთო საიმედოობას, IP65 დაცვის დონეს და შეუძლია უწყვეტად მუშაობა ისეთ მკაცრ გარემოში, როგორიცაა მაღალი ტემპერატურა, მაღალი ტენიანობა და მტვრის მაღალი შემცველობა.

➢ მაქსიმალური სიმძლავრეა 500 ვატი, რაც საკმარისია ისეთი გავრცელებული ლითონის მასალების ფორმირებისთვის, როგორიცაა აუსტენიტური უჟანგავი ფოლადი, მარტენსიტური უჟანგავი ფოლადი, ტიტანის შენადნობი, ნიკელზე დაფუძნებული მაღალტემპერატურული შენადნობი, ალუმინის შენადნობი, მაგნიუმის შენადნობი და ა.შ.

➢ კარგი სიმძლავრის სტაბილურობა, საათში რყევა

➢ კარგი სხივის ხარისხი, M2

FASTFORM (FastForm) არის კომპანია, რომელიც სპეციალიზირებულია 3D ბეჭდვის ტექნოლოგიებისა და აღჭურვილობის კვლევასა და განვითარებაზე და შეუძლია უზრუნველყოს სწრაფი პროტოტიპების შექმნის საუკეთესო სერვისები და დამხმარე გადაწყვეტილებები. ჩვენ დავამყარეთ ღრმა თანამშრომლობა Guanghui Laser-თან და მომავალში ჩავატარებთ 3D ბეჭდვის ექსპერიმენტებსა და კვლევებს აერონავტიკის, საავტომობილო მოდელების, ბიომედიცინის და ა.შ. სფეროების ძირითად ნაწილებზე. ჩვენ გამოვუშვით FF-M140 ერთლაზერული პროდუქტები, FF-M150 სასწავლო მოდელები, FF-M180D ორმაგი ლაზერული სტომატოლოგიური მოდელები, FF-M300H 1000W მაღალი სიმძლავრის ლაზერული სამრეწველო მოდელები, FF-M500 ორმაგი ლაზერული მოდელები და FF-M800 ოთხლაზერული პროდუქტები და ყველა მათგანი მასობრივად იწარმოება და მხარს უჭერს მორგებულ ლოკალიზაციის გადაწყვეტილებებს. ჩვენ დამოუკიდებლად შევიმუშავეთ FastLayer, მრავალლაზერული დაჭრისა და ბილიკის გენერირების პროგრამული უზრუნველყოფა. აღჭურვილობა სრულად ავტომატურია და უყურადღებოა.

ამ პროდუქტს აქვს შემდეგი მნიშვნელოვანი უპირატესობები:

➢ ორმხრივი და ცვლადი სიჩქარის ფხვნილის გავრცელების ტექნოლოგია, ფხვნილის მაღალი გამოყენების მაჩვენებელი.

➢ დამოუკიდებლად შემუშავებული პროგრამული უზრუნველყოფა ავტომატური დაჭრისა და მარშრუტის დაგეგმვის ერთი დაწკაპუნებით დასასრულებლად.

➢ მოყვება საკუთარი კამერა, რომელსაც შეუძლია სრულად ავტომატური მართვისა და დისტანციურად უყურადღებოდ მუშაობის განხორციელება.

➢ აღჭურვილობას აქვს ინტეგრირებული შედუღების სტრუქტურა, რომელიც ძალიან სტაბილური და მარტივი დასამონტაჟებელია.

3D ბეჭდვის ინდუსტრიის ამჟამინდელი მდგომარეობა და განვითარების პერსპექტივები
ამჟამად, 3D ბეჭდვა სწრაფი პროტოტიპების შექმნის ეპოქაში შევიდა. ჩინეთის ბიზნეს ინდუსტრიის კვლევითი ინსტიტუტის სტატისტიკის მიხედვით, 2021 წელს მანქანათმშენებლობა წარმოების სფეროების უდიდეს წილს შეადგენს, რაც 17.5%-ს აღწევს, შემდეგ მოდის სამომხმარებლო ელექტრონიკა (16.6%) და ავტომობილები (16.1%). სამომხმარებლო ელექტრონიკისა და საავტომობილო ინდუსტრიის სწრაფი განვითარებით, ამ ორ სფეროში 3D ბეჭდვის გამოყენების სფეროები მომავალში კიდევ უფრო გაფართოვდება.

ინდუსტრიის მასშტაბის თვალსაზრისით, ჩინეთის საინვესტიციო ქსელის პროგნოზის თანახმად: 2021 წლიდან 2025 წლამდე 3D ბეჭდვის საშუალო წლიური ნაერთი ზრდის ტემპი დაახლოებით 26.59% იქნება და 2025 წელს 70.1 მილიარდ იუანს მიაღწევს.

3D ბეჭდვა სამ ასპექტს მოიცავს: აღჭურვილობას, მასალებს და მომსახურებას, რომელთა შორის ყველაზე დიდ წილს ბეჭდვის აღჭურვილობა შეადგენს. CCID-ის მიერ გამოქვეყნებული მონაცემების თანახმად, ჩინეთის 3D ბეჭდვის აღჭურვილობის ინდუსტრიის მასშტაბებმა 2020 წელს 9.254 მილიარდი იუანი შეადგინა, რაც ყველაზე დიდ წილს შეადგენს.

ამჟამად, 3D ბეჭდვის აღჭურვილობის ფასი კვლავ შედარებით მაღალია. ერთი მხრივ, ეს გამოწვეულია უცხოური პატენტებითა და მონოპოლიებით. მეორე მხრივ, ეს განპირობებულია იმით, რომ ჩემი ქვეყნის 3D ინდუსტრია დაგვიანებით დაიწყო, მოთხოვნა მცირეა და ავტონომიის ხარისხი დაბალია. ჩემი ქვეყნის მაღალი კლასის წარმოების ინდუსტრიის განახლებასა და განვითარებასთან, ტექნოლოგიების განვითარებასთან და ხარჯების შემცირებასთან ერთად, ჩემი ქვეყნის 3D ბეჭდვის ინდუსტრია მომავალში ლოკალიზაციის ზრდის ტენდენციას აჩვენებს. აღჭურვილობის მწარმოებლებს შორის მჭიდრო თანამშრომლობა გადამწყვეტია 3D ბეჭდვის ტექნოლოგიის მასშტაბური განვითარების ხელშეწყობისთვის.

„გუანჰუი ლაზერი“ არა მხოლოდ ლაზერული პროდუქტების ტექნოლოგიის კვლევასა და ინოვაციაზეა ორიენტირებული, არამედ აგრძელებს ლაზერული დამუშავების ტექნოლოგიის სფეროში კვლევას და ორიენტირებულია მომხმარებლებისთვის აპლიკაციის პრობლემების გადაჭრაში დახმარების გაწევაზე. როგორც წამყვანი ადგილობრივი 3D ბეჭდვის აღჭურვილობის მწარმოებელი, FASTFORM იცნობს 3D ბეჭდვის ყველა ასპექტს და ჰყავს გამოცდილი საკონსულტაციო გუნდი, რათა მომხმარებლებს მიაწოდოს პროფესიონალური, მაღალი დონის პროდუქტები 3D ბეჭდვის სფეროში. მომავალში, „გუანჰუი ლაზერი“ ითანამშრომლებს FASTFORM-თან, რათა ხელი შეუწყოს ლაზერული 3D ბეჭდვის ტექნოლოგიის გამოყენებასა და განვითარებას ჩინეთში და ხელი შეუწყოს ინდუსტრიის განახლებას. წყარო: „გუანჰუი ლაზერი“ ავტორი: აპლიკაციის ინჟინერი გუ ჯიაქსინგი