Penerokaan aplikasi laser gentian dalam percetakan 3D logam

Yang Manu AditifProses fabrikasi (percetakan 3D) bahan logam sangat diperlukan dalam bidang penerbangan, aeroangkasa, navigasi, kenderaan, pembuatan acuan, peralatan perubatan, dan sebagainya. Pada masa ini, sumber haba yang digunakan dalam proses pembuatan bahan tambahan logam termasuk tiga pancaran bertenaga tinggi, iaitu pancaran laser, pancaran elektron, dan plasma pancaran mikro, serta input haba pensinteran. Antaranya, pancaran laser merupakan sumber haba pancaran bertenaga tinggi yang paling banyak digunakan dalam bidang pembuatan bahan tambahan logam. Berbanding dengan sumber haba pancaran elektron dan plasma pancaran mikro, pancaran laser mempunyai kelebihan titik halus, kos rendah, dan boleh diarahkan ke kedudukan bahan yang ditentukan. Ia boleh mencapai pencairan segera bahan logam dan memenuhi keperluan pertindihan saluran leburan 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 bahan tambahan laser boleh dibahagikan kepada pensinteran laser terpilih, peleburan laser terpilih, pensinteran laser logam langsung, pemendapan serbuk laser, pemendapan logam langsung, dan sebagainya. Antaranya, peleburan laser terpilih (SLM) merupakan salah satu teknologi percetakan 3D laser logam yang paling banyak digunakan.

Struktur asas peranti pencetakan peleburan laser terpilih (SLM) ditunjukkan dalam rajah. Sebelum mencetak, model 3D mesti dilapis dan kemudian trajektori pengimbasan mesti ditentukan. Langkah pertama ialah mengikis meja kerja secara sekata 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 pencetakan dari bawah ke atas, sekali gus membentuk bahagian 3D yang akan dicetak. Untuk mengelakkan pengoksidaan, ruang kerja mesti dikosongkan dan diisi dengan gas lengai sepanjang keseluruhan proses.

Permintaan untuk laser dalam percetakan 3D laser
Permintaan untuk laser dalam percetakan 3D laser terutamanya tercermin dalam dua aspek: di satu pihak, kuasa dan kestabilan kuasa, dan di pihak yang lain, kualiti pancaran dan saiz titik.

01 Kuasa dan kestabilan kuasa

Proses percetakan 3D bergantung terutamanya pada kesan haba laser. Keamatan laser mesti melebihi ambang tenaga tertentu untuk mencairkan bahan. Oleh itu, ia memberi lebih perhatian kepada kuasa output purata laser dan tidak sensitif kepada mod denyut 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 percetakan. Tempohnya biasanya dari beberapa jam hingga berpuluh-puluh jam. Oleh itu, keperluan yang tinggi dikenakan pada operasi laser yang stabil dalam jangka masa panjang. Jika suhu terlalu tinggi, serbuk logam mungkin terbakar secara berlebihan dan juga menyebabkan bahagian lain yang terbentuk cair semula; jika suhu terlalu rendah, serbuk logam tidak cair sepenuhnya, daya ikatan tidak mencukupi, dan bentuk komponen yang terbentuk mungkin tidak dikekalkan. Oleh itu, kestabilan kuasa laser adalah penting untuk kualiti percetakan.

02 Kualiti pancaran dan saiz titik

Kualiti pancaran dan saiz bintik merupakan salah satu parameter utama yang mencerminkan ketepatan percetakan. Percetakan 3D dibentuk melalui pengimbasan pancaran laser. Semakin kecil bintik laser, semakin tinggi ketepatan pengimbasan, semakin tinggi resolusi model yang dicetak, dan semakin halus permukaan bahagian yang dicetak.
Kualiti pancaran biasanya dicirikan oleh BPP atau M2. Semakin hampir M2 dengan 1, semakin baik kualiti pancaran, semakin pekat tenaga laser, dan semakin kecil kesan haba pada kawasan sekitarnya; pada masa yang sama, semakin baik kualiti pancaran, semakin kecil sudut pencapahan yang sepadan, dan semakin kecil titik fokusnya.

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

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

Kelebihan produk:

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

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

➢ 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 percetakan 3D, dan boleh menyediakan perkhidmatan prototaip pantas dan penyelesaian sokongan yang terbaik. Kami telah menjalin kerjasama mendalam dengan Guanghui Laser, dan akan menjalankan eksperimen dan penyelidikan percetakan 3D pada bahagian-bahagian penting dalam bidang aeroangkasa, model automobil, bioperubatan, dan sebagainya pada masa hadapan. Kami telah melancarkan produk laser tunggal FF-M140, model khusus pengajaran FF-M150, model khusus pergigian dwi laser FF-M180D, model perindustrian laser berkuasa tinggi FF-M300H 1000W, model dwi laser FF-M500, dan produk empat laser FF-M800, dan kesemuanya telah dihasilkan secara besar-besaran dan menyokong penyelesaian penyetempatan tersuai. Kami membangunkan FastLayer secara bebas, perisian penghirisan dan penjanaan laluan berbilang laser. Peralatan ini automatik sepenuhnya dan tanpa pengawasan.

Produk ini mempunyai kelebihan ketara berikut:

➢ Teknologi penyebaran serbuk dwiarah dan kelajuan boleh ubah, kadar penggunaan serbuk yang tinggi.

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

➢ Dilengkapi dengan kamera sendiri, yang boleh melaksanakan 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 daripada Institut Penyelidikan Industri Perniagaan China, industri jentera menyumbang kepada perkadaran terbesar bidang aplikasi hiliran pada tahun 2021, mencapai 17.5%, diikuti oleh elektronik pengguna (16.6%) dan automobil (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 percetakan 3D dari 2021 hingga 2025 akan menjadi kira-kira 26.59%, dan ia akan mencapai 70.1 bilion yuan pada tahun 2025.

Percetakan 3D merangkumi 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 kepada perkadaran 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 autonominya rendah. Dengan peningkatan dan pembangunan industri pembuatan mewah negara saya, pembangunan 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 teknologi percetakan 3D berskala besar.

Guanghui Laser bukan sahaja menumpukan pada 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 biasa dengan semua aspek percetakan 3D dan mempunyai pasukan perunding yang berpengalaman untuk menyediakan pelanggan dengan produk profesional mewah 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 menaik taraf industri. Sumber: Guanghui Laser Pengarang: Jurutera Aplikasi Gu Jiaxing