Penerokaan penggunaan laser gentian dalam percetakan 3D logam

Proses pembuatan bahan tambahan (pencetakan 3D) bahan logam mendapat permintaan yang tinggi dalam bidang penerbangan, aeroangkasa, navigasi, kenderaan, pembuatan acuan, peralatan perubatan, dan lain-lain. Pada masa ini, sumber haba yang digunakan dalam proses pembuatan aditif logam termasuk tiga rasuk bertenaga tinggi, iaitu rasuk laser, rasuk elektron, dan plasma rasuk mikro, serta haba input sintering. Antaranya, pancaran laser adalah sumber haba pancaran tenaga tinggi yang paling banyak digunakan dalam bidang pembuatan bahan tambahan logam. Berbanding dengan pancaran elektron dan sumber haba plasma rasuk mikro, pancaran laser mempunyai kelebihan tempat halus, kos rendah, dan boleh diarahkan ke kedudukan bahan yang ditentukan. Ia boleh mencapai peleburan segera bahan logam dan memenuhi keperluan pertindihan saluran cair dan pembentukan bahagian.

Prinsip asas percetakan 3D laser

Laser yang digunakan dalam percetakan 3D laser termasuk laser gentian, laser semikonduktor, laser Nd:YAG dan laser CO2. Bahan yang berbeza menyerap laser dengan panjang gelombang yang berbeza secara berbeza. Biasanya, laser CO2 digunakan untuk mencetak polimer, manakala laser gentian digunakan untuk mencetak serbuk logam.

Mengikut kaedah pemprosesan yang berbeza, pembuatan aditif laser boleh dibahagikan kepada pensinteran laser terpilih, pencairan laser terpilih, pensinteran laser logam langsung, pemendapan serbuk laser, pemendapan logam langsung, dan lain-lain. Antaranya, peleburan laser terpilih (SLM) adalah salah satu teknologi percetakan 3D laser logam yang paling banyak digunakan.

Struktur asas peranti pencetak peleburan laser terpilih (SLM) ditunjukkan dalam rajah. Sebelum mencetak, model 3D mesti berlapis dan kemudian trajektori pengimbasan mesti ditentukan. Langkah pertama ialah mengikis meja kerja secara merata dengan pengikis dan menyebarkan lapisan serbuk di atasnya; langkah kedua ialah mengimbas trajektori tertentu pada lapisan serbuk ini dengan laser untuk mencairkannya dan mencetak lapisan; langkah ketiga ialah menggerakkan meja kerja ke bawah satu lapisan, dan kemudian ulangi operasi di atas untuk menyusun lapisan percetakan dari bawah ke atas, dengan itu membentuk bahagian 3D untuk dicetak. Untuk mengelakkan pengoksidaan, ruang kerja mesti dikosongkan dan diisi dengan gas lengai semasa keseluruhan proses.

Permintaan untuk laser dalam percetakan 3D laser
Permintaan untuk laser dalam percetakan 3D laser terutamanya dicerminkan dalam dua aspek: dalam satu tangan, kuasa dan kestabilan kuasa, dan sebaliknya, kualiti rasuk dan saiz tempat.

01 Kuasa dan kestabilan kuasa

Proses pencetakan 3D terutamanya bergantung pada kesan haba laser. Keamatan laser mesti melebihi ambang tenaga tertentu untuk mencairkan bahan. Oleh itu, ia memberi lebih perhatian kepada purata kuasa keluaran laser dan tidak sensitif kepada mod nadi laser. Oleh itu, laser gentian berterusan biasanya digunakan, dan kuasa diagihkan secara kasar antara 100W dan 1000W.
Lebih besar model dan lebih banyak lapisan, lebih lama masa pencetakan. Tempohnya biasanya dari beberapa jam hingga berpuluh-puluh jam. Oleh itu, keperluan tinggi diletakkan pada operasi stabil jangka panjang laser. Jika suhu terlalu tinggi, serbuk logam mungkin terbakar dan menyebabkan bahagian lain yang terbentuk mencair; jika suhu terlalu rendah, serbuk logam tidak cair sepenuhnya, daya ikatan tidak mencukupi, dan bentuk komponen yang terbentuk mungkin tidak dapat dikekalkan. Oleh itu, kestabilan kuasa laser adalah penting untuk kualiti percetakan.

02 Kualiti rasuk dan saiz tempat

Kualiti pancaran dan saiz titik adalah salah satu parameter utama yang mencerminkan ketepatan pencetakan. Percetakan 3D dibentuk oleh pengimbasan pancaran laser. Lebih kecil titik laser, lebih tinggi ketepatan pengimbasan, lebih tinggi resolusi model bercetak, dan lebih halus permukaan bahagian bercetak.
Kualiti pancaran biasanya dicirikan oleh BPP atau M2. Lebih dekat M2 adalah kepada 1, lebih baik kualiti rasuk, lebih pekat tenaga laser, dan lebih kecil kesan haba pada kawasan sekitarnya; pada masa yang sama, lebih baik kualiti rasuk, lebih kecil sudut perbezaan yang sepadan, dan lebih kecil tempat yang difokuskan.

03 GW Laser Tech dan penerokaan FASTFORM dalam bidang percetakan 3D
GW Laser Tech, sebagai peneraju dunia dalam laser gentian kecerahan tinggi, juga secara aktif meneroka bidang aplikasi ini dengan peningkatan teknologi pencetakan 3D, dan melancarkan laser gentian berterusan mod tunggal 10μm/14μm 500W untuk aplikasi percetakan 3D, menyasarkan peranti perubatan, bahagian automotif, aeroangkasa dan bidang lain.

Antaranya, diameter teras yang berbeza 10μm dan 14μm menentukan saiz tempat, yang terutamanya mempengaruhi ketumpatan kuasa laser, iaitu jumlah tenaga cahaya per unit kawasan. Di bawah keadaan kuasa yang sama, semakin kecil saiz tempat, semakin besar ketumpatan kuasa laser. Titik ketumpatan kuasa tinggi sesuai untuk mencetak serbuk logam dengan takat lebur tinggi atau pantulan tinggi.

Kelebihan produk:

➢ Reka bentuk ultra nipis dan ringan, reka bentuk ketinggian 1.5U 19 inci, berat

➢ Struktur produk menggunakan reka bentuk tertutup, bertujuan untuk persekitaran percetakan 3D, meningkatkan kebolehpercayaan keseluruhan laser, tahap perlindungan IP65, dan boleh beroperasi secara berterusan dalam persekitaran yang keras seperti suhu tinggi, kelembapan tinggi dan habuk tinggi.

➢ Kuasa maksimum ialah 500W, yang cukup untuk membentuk bahan logam biasa seperti keluli tahan karat austenit, keluli tahan karat martensit, aloi titanium, aloi suhu tinggi berasaskan nikel, aloi aluminium, aloi magnesium, dll.

➢ Kestabilan kuasa yang baik, turun naik sejam

➢ Kualiti pancaran yang baik, M2

FASTFORM (FastForm) ialah sebuah syarikat yang mengkhusus dalam penyelidikan dan pembangunan teknologi dan peralatan pencetakan 3D, dan boleh menyediakan perkhidmatan prototaip pantas yang terbaik dan penyelesaian sokongan. Kami telah menjalin kerjasama yang mendalam dengan Guanghui Laser, dan akan menjalankan eksperimen dan penyelidikan pencetakan 3D mengenai bahagian penting dalam bidang aeroangkasa, model kereta, bioperubatan, dsb. pada masa hadapan. Kami telah melancarkan produk laser tunggal FF-M140, model khusus pengajaran FF-M150, model khusus pergigian dwi laser FF-M180D, model industri laser berkuasa tinggi FF-M300H 1000W, model dwi laser FF-M500, dan FF-M800, dan kesemua empat produk laser tersuai telah dihasilkan secara besar-besaran. penyelesaian. Kami membangunkan FastLayer secara bebas, perisian penghirisan berbilang laser dan penjanaan laluan. Peralatan adalah automatik sepenuhnya dan tanpa pengawasan.

Produk ini mempunyai kelebihan penting berikut:

➢ Teknologi penyebaran serbuk berkelajuan dua hala dan berubah-ubah, kadar penggunaan serbuk yang tinggi.

➢ Perisian yang dibangunkan secara bebas untuk melengkapkan penghirisan automatik dan perancangan laluan dengan satu klik.

➢ Didatangkan dengan kameranya sendiri, yang boleh merealisasikan kawalan automatik sepenuhnya dan operasi tanpa pengawasan dari jauh.

➢ Peralatan ini menggunakan struktur kimpalan bersepadu, yang sangat stabil dan mudah dipasang.

Status semasa dan prospek pembangunan industri percetakan 3D
Pada masa ini, percetakan 3D telah memasuki era prototaip pantas. Menurut statistik dari Institut Penyelidikan Industri Perniagaan China, industri jentera menyumbang bahagian terbesar bidang aplikasi hiliran pada 2021, mencapai 17.5%, diikuti oleh elektronik pengguna (16.6%) dan kereta (16.1%). Dengan perkembangan pesat elektronik pengguna dan industri automotif, bidang aplikasi percetakan 3D dalam kedua-dua bidang ini akan diperluaskan lagi pada masa hadapan.

Dari segi skala industri, menurut ramalan China Investment Network: kadar pertumbuhan kompaun tahunan purata pencetakan 3D dari 2021 hingga 2025 adalah kira-kira 26.59%, dan ia akan mencapai 70.1 bilion yuan pada 2025.

Percetakan 3D meliputi tiga aspek: peralatan, bahan dan perkhidmatan, antaranya peralatan percetakan menyumbang bahagian terbesar. Menurut data yang dikeluarkan oleh CCID, skala industri peralatan percetakan 3D China pada tahun 2020 ialah 9.254 bilion yuan, menyumbang bahagian terbesar.

Pada masa ini, harga peralatan percetakan 3D masih agak tinggi. Di satu pihak, ia disebabkan oleh paten dan monopoli asing. Sebaliknya, ia adalah kerana industri 3D negara saya bermula lewat, permintaannya kecil, dan tahap autonomi rendah. Dengan peningkatan dan pembangunan industri pembuatan mewah negara saya, perkembangan teknologi dan pengurangan kos, industri percetakan 3D negara saya akan menunjukkan trend peningkatan penyetempatan pada masa hadapan. Kerjasama erat antara pengeluar peralatan adalah penting untuk mempromosikan pembangunan berskala besar teknologi percetakan 3D.

Guanghui Laser bukan sahaja memberi tumpuan kepada penyelidikan dan inovasi teknologi produk laser, tetapi juga terus meneroka dalam bidang teknologi pemprosesan laser, dan komited untuk membantu pelanggan menyelesaikan masalah aplikasi. Sebagai pengeluar peralatan percetakan 3D domestik yang terkemuka, FASTFORM sudah biasa dengan semua aspek percetakan 3D dan mempunyai pasukan perunding yang berpengalaman untuk menyediakan pelanggan produk mewah profesional dalam bidang percetakan 3D. Pada masa hadapan, Guanghui Laser akan bekerjasama dengan FASTFORM untuk mempromosikan aplikasi dan pembangunan teknologi percetakan 3D laser di China dan membantu meningkatkan industri. Sumber: Guanghui Laser Pengarang: Jurutera Aplikasi Gu Jiaxing