धातु थ्रीडी प्रिन्टिङमा फाइबर लेजरको प्रयोगको अन्वेषण

द योजक मनुउड्डयन, एयरोस्पेस, नेभिगेसन, सवारी साधन, मोल्ड निर्माण, चिकित्सा उपकरण, आदि क्षेत्रमा धातु सामग्रीहरूको फ्याक्चरिङ (थ्रीडी प्रिन्टिङ) प्रक्रियाको ठूलो माग छ। हाल, धातु योजक उत्पादन प्रक्रियामा प्रयोग हुने ताप स्रोतहरूमा तीन उच्च-ऊर्जा बीमहरू, अर्थात् लेजर बीम, इलेक्ट्रोन बीम, र माइक्रो-बीम प्लाज्मा, साथै सिन्टरिङ ताप इनपुट समावेश छन्। ती मध्ये, लेजर बीम धातु योजक उत्पादनको क्षेत्रमा सबैभन्दा व्यापक रूपमा प्रयोग हुने उच्च-ऊर्जा बीम ताप स्रोत हो। इलेक्ट्रोन बीम र माइक्रो-बीम प्लाज्मा ताप स्रोतहरूको तुलनामा, लेजर बीममा राम्रो स्थान, कम लागत, र निर्दिष्ट सामग्री स्थितिमा निर्देशित गर्न सकिन्छ जस्ता फाइदाहरू छन्। यसले धातु सामग्रीहरूको तत्काल पग्लन प्राप्त गर्न सक्छ र पग्लने च्यानल ओभरल्याप र भाग गठनको आवश्यकताहरू पूरा गर्न सक्छ।

लेजर थ्रीडी प्रिन्टिङका ​​आधारभूत सिद्धान्तहरू

लेजर थ्रीडी प्रिन्टिङमा प्रयोग हुने लेजरहरूमा फाइबर लेजर, सेमीकन्डक्टर लेजर, एनडी:YAG लेजर र CO2 लेजरहरू समावेश छन्। विभिन्न सामग्रीहरूले फरक-फरक तरंगदैर्ध्यका लेजरहरूलाई फरक-फरक रूपमा अवशोषित गर्छन्। सामान्यतया, CO2 लेजरहरू पोलिमरहरू छाप्न प्रयोग गरिन्छ, जबकि फाइबर लेजरहरू धातु पाउडरहरू छाप्न प्रयोग गरिन्छ।

विभिन्न प्रशोधन विधिहरू अनुसार, लेजर एडिटिभ उत्पादनलाई चयनात्मक लेजर सिन्टरिङ, चयनात्मक लेजर पिघलाउने, प्रत्यक्ष धातु लेजर सिन्टरिङ, लेजर पाउडर निक्षेपण, प्रत्यक्ष धातु निक्षेपण, आदिमा विभाजन गर्न सकिन्छ। ती मध्ये, चयनात्मक लेजर पिघलाउने (SLM) सबैभन्दा व्यापक रूपमा प्रयोग हुने धातु लेजर थ्रीडी प्रिन्टिङ प्रविधिहरू मध्ये एक हो।

चयनात्मक लेजर मेल्टिङ (SLM) प्रिन्टिङ उपकरणको आधारभूत संरचना चित्रमा देखाइएको छ। प्रिन्ट गर्नु अघि, 3D मोडेललाई तहमा राख्नुपर्छ र त्यसपछि स्क्यानिङ ट्र्याजेक्टोरी निर्धारण गर्नुपर्छ। पहिलो चरण भनेको स्क्र्यापरले वर्कबेन्चलाई समान रूपमा स्क्र्यापर गर्नु र त्यसमा पाउडरको तह फैलाउनु हो; दोस्रो चरण भनेको लेजरले पाउडरको यस तहमा रहेको विशिष्ट ट्र्याजेक्टोरी स्क्यान गर्नु हो ताकि यसलाई पगाली सकियोस् र तह छापियोस्; तेस्रो चरण भनेको वर्कबेन्चलाई एउटा तह तल सार्नु हो, र त्यसपछि माथिको अपरेशन दोहोर्याएर प्रिन्टिङ तहहरूलाई तलदेखि माथिसम्म स्ट्याक गर्नु हो, यसरी छाप्नको लागि 3D भाग बनाइन्छ। अक्सिडेशन रोक्नको लागि, सम्पूर्ण प्रक्रियाको क्रममा काम गर्ने कक्ष खाली गर्नुपर्छ र निष्क्रिय ग्यासले भर्नुपर्छ।

लेजर थ्रीडी प्रिन्टिङमा लेजरहरूको माग
लेजर थ्रीडी प्रिन्टिङमा लेजरहरूको माग मुख्यतया दुई पक्षहरूमा प्रतिबिम्बित हुन्छ: एकातिर, शक्ति र शक्ति स्थिरता, र अर्कोतर्फ, बीम गुणस्तर र स्पट साइज।

०१ शक्ति र शक्ति स्थिरता

थ्रीडी प्रिन्टिङ प्रक्रिया मुख्यतया लेजरको थर्मल प्रभावमा निर्भर गर्दछ। लेजरको तीव्रताले सामग्री पग्लन निश्चित ऊर्जा सीमा नाघ्नु पर्छ। त्यसकारण, यसले लेजरको औसत आउटपुट पावरमा बढी ध्यान दिन्छ र लेजरको पल्स मोडप्रति संवेदनशील हुँदैन। त्यसकारण, निरन्तर फाइबर लेजरहरू सामान्यतया प्रयोग गरिन्छ, र पावर लगभग १०० वाट र १००० वाट बीच वितरित गरिन्छ।
मोडेल जति ठूलो र धेरै तहहरू हुन्छन्, मुद्रण समय त्यति नै लामो हुन्छ। अवधि सामान्यतया केही घण्टादेखि दर्जनौं घण्टासम्म हुन्छ। त्यसैले, लेजरको दीर्घकालीन स्थिर सञ्चालनमा उच्च आवश्यकताहरू राखिन्छन्। यदि तापक्रम धेरै उच्च छ भने, धातुको पाउडर अत्यधिक जल्न सक्छ र अन्य बनेका भागहरू पनि पग्लन सक्छ; यदि तापक्रम धेरै कम छ भने, धातुको पाउडर पूर्ण रूपमा पग्लिएको छैन, बन्धन बल अपर्याप्त छ, र बनाइएको घटकको आकार कायम राख्न सकिँदैन। त्यसकारण, लेजरको पावर स्थिरता मुद्रण गुणस्तरको लागि महत्त्वपूर्ण छ।

०२ बीम गुणस्तर र स्पट साइज

बीम गुणस्तर र स्पट साइज मुद्रण शुद्धता प्रतिबिम्बित गर्ने प्रमुख प्यारामिटरहरू मध्ये एक हो। थ्रीडी प्रिन्टिङ लेजर बीम स्क्यानिङद्वारा बनाइन्छ। लेजर स्पट जति सानो हुन्छ, स्क्यानिङ शुद्धता त्यति नै उच्च हुन्छ, छापिएको मोडेलको रिजोल्युसन त्यति नै उच्च हुन्छ, र छापिएको भागको सतह त्यति नै नाजुक हुन्छ।
बीम गुणस्तर सामान्यतया BPP वा M2 द्वारा विशेषता हुन्छ। M2 १ को जति नजिक हुन्छ, बीम गुणस्तर त्यति नै राम्रो हुन्छ, लेजर ऊर्जा त्यति नै बढी केन्द्रित हुन्छ, र वरपरको क्षेत्रमा ताप प्रभाव त्यति नै कम हुन्छ; साथै, बीम गुणस्तर जति राम्रो हुन्छ, सम्बन्धित विचलन कोण त्यति नै सानो हुन्छ, र केन्द्रित स्थान त्यति नै सानो हुन्छ।

०३ GW लेजर टेक र FASTFORM को थ्रीडी प्रिन्टिङको क्षेत्रमा अन्वेषण
उच्च-चमकदार फाइबर लेजरहरूमा विश्वको अग्रणीको रूपमा, GW लेजर टेकले पनि वृद्धिसँगै यो अनुप्रयोग क्षेत्रको सक्रिय रूपमा अन्वेषण गरेको छ। थ्रीडी प्रिन्टिङ टेक्नोलोजी, र चिकित्सा उपकरणहरू, अटोमोटिभ पार्ट्स, एयरोस्पेस र अन्य क्षेत्रहरूलाई लक्षित गर्दै, 3D प्रिन्टिङ अनुप्रयोगहरूको लागि 500W एकल-मोड 10μm/14μm निरन्तर फाइबर लेजर सुरु गर्‍यो।

ती मध्ये, १०μm र १४μm को विभिन्न कोर व्यासले स्पट साइज निर्धारण गर्दछ, जसले मुख्यतया लेजर पावर घनत्वलाई असर गर्छ, अर्थात्, प्रति एकाइ क्षेत्रफलमा प्रकाश ऊर्जाको मात्रा। समान पावर अवस्थाहरूमा, स्पट साइज जति सानो हुन्छ, लेजर पावर घनत्व त्यति नै बढी हुन्छ। उच्च-शक्ति घनत्व स्पटहरू उच्च पग्लने बिन्दु वा उच्च प्रतिबिम्ब भएका धातु पाउडरहरू छाप्नको लागि उपयुक्त छन्।

उत्पादनका फाइदाहरू:

➢ अति पातलो र हलुका डिजाइन, १९ इन्च १.५U उचाइ डिजाइन, तौल

➢ उत्पादन संरचनाले थ्रीडी प्रिन्टिङ वातावरणलाई लक्षित गरी बन्द डिजाइन अपनाउँछ, जसले लेजरको समग्र विश्वसनीयता, IP65 सुरक्षा स्तरमा धेरै सुधार गर्छ, र उच्च तापक्रम, उच्च आर्द्रता र उच्च धुलो जस्ता कठोर वातावरणमा निरन्तर सञ्चालन गर्न सक्छ।

➢ अधिकतम शक्ति ५०० वाट छ, जुन अस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील, मार्टेन्सिटिक स्टेनलेस स्टील, टाइटेनियम मिश्र धातु, निकल-आधारित उच्च-तापमान मिश्र धातु, आल्मुनियम मिश्र धातु, म्याग्नेसियम मिश्र धातु, आदि जस्ता सामान्य धातु सामग्रीहरू बनाउन पर्याप्त छ।

➢ राम्रो पावर स्थिरता, प्रति घण्टा उतारचढाव

➢ राम्रो बीम गुणस्तर, M2

FASTFORM (FastForm) थ्रीडी प्रिन्टिङ टेक्नोलोजी र उपकरणहरूको अनुसन्धान र विकासमा विशेषज्ञता हासिल गर्ने कम्पनी हो, र शीर्ष द्रुत प्रोटोटाइपिङ सेवाहरू र सहायक समाधानहरू प्रदान गर्न सक्छ। हामीले गुआंगहुई लेजरसँग गहन सहयोग स्थापित गरेका छौं, र भविष्यमा एयरोस्पेस, अटोमोबाइल मोडेलहरू, बायोमेडिसिन, आदि क्षेत्रहरूमा प्रमुख भागहरूमा थ्रीडी प्रिन्टिङ प्रयोगहरू र अनुसन्धान गर्नेछौं। हामीले FF-M140 एकल लेजर उत्पादनहरू, FF-M150 शिक्षण-विशिष्ट मोडेलहरू, FF-M180D डुअल लेजर डेन्टल-विशिष्ट मोडेलहरू, FF-M300H 1000W उच्च-शक्ति लेजर औद्योगिक मोडेलहरू, FF-M500 डुअल लेजर मोडेलहरू, र FF-M800 चार लेजर उत्पादनहरू सुरु गरेका छौं, र ती सबैलाई ठूलो मात्रामा उत्पादन गरिएको छ र अनुकूलित स्थानीयकरण समाधानहरूलाई समर्थन गर्दछ। हामीले स्वतन्त्र रूपमा फास्टलेयर, एक बहु-लेजर स्लाइसिङ र पथ उत्पादन सफ्टवेयर विकास गरेका छौं। उपकरण पूर्ण रूपमा स्वचालित र अनुपस्थित छ।

यस उत्पादनका निम्न महत्वपूर्ण फाइदाहरू छन्:

➢ द्विदिशात्मक र परिवर्तनशील गतिको पाउडर फैलाउने प्रविधि, उच्च पाउडर उपयोग दर।

➢ एक क्लिकमा स्वचालित स्लाइसिङ र मार्ग योजना पूरा गर्न स्वतन्त्र रूपमा विकसित सफ्टवेयर।

➢ यसको आफ्नै क्यामेरा छ, जसले पूर्ण स्वचालित नियन्त्रण र टाढाबाट ध्यान नदिई सञ्चालन गर्न सक्छ।

➢ उपकरणले एकीकृत वेल्डिंग संरचना अपनाउँछ, जुन अत्यधिक स्थिर र स्थापना गर्न सजिलो छ।

थ्रीडी प्रिन्टिङ उद्योगको वर्तमान स्थिति र विकास सम्भावनाहरू
हाल, थ्रीडी प्रिन्टिङ द्रुत प्रोटोटाइपिङको युगमा प्रवेश गरेको छ। चाइना बिजनेस इन्डस्ट्री रिसर्च इन्स्टिच्युटको तथ्याङ्क अनुसार, २०२१ मा मेसिनरी उद्योगले डाउनस्ट्रीम अनुप्रयोग क्षेत्रहरूको सबैभन्दा ठूलो अनुपात ओगटेको छ, जुन १७.५% पुगेको छ, त्यसपछि उपभोक्ता इलेक्ट्रोनिक्स (१६.६%) र अटोमोबाइल (१६.१%) छन्। उपभोक्ता इलेक्ट्रोनिक्स र अटोमोटिभ उद्योगको द्रुत विकाससँगै, भविष्यमा यी दुई क्षेत्रहरूमा थ्रीडी प्रिन्टिङको अनुप्रयोग क्षेत्रहरू थप विस्तार गरिनेछ।

उद्योग स्तरको हिसाबले, चाइना इन्भेस्टमेन्ट नेटवर्कको पूर्वानुमान अनुसार: २०२१ देखि २०२५ सम्म थ्रीडी प्रिन्टिङको औसत वार्षिक चक्रवृद्धि वृद्धि दर लगभग २६.५९% हुनेछ, र यो २०२५ मा ७०.१ बिलियन युआन पुग्नेछ।

थ्रीडी प्रिन्टिङले तीन पक्षहरूलाई समेट्छ: उपकरण, सामग्री र सेवाहरू, जसमध्ये प्रिन्टिङ उपकरणहरूको हिस्सा सबैभन्दा बढी छ। CCID द्वारा जारी गरिएको तथ्याङ्क अनुसार, २०२० मा चीनको थ्रीडी प्रिन्टिङ उपकरण उद्योगको स्केल ९.२५४ अर्ब युआन थियो, जुन सबैभन्दा ठूलो अनुपात हो।

हाल, थ्रीडी प्रिन्टिङ उपकरणको मूल्य अझै पनि अपेक्षाकृत उच्च छ। एकातिर, यो विदेशी पेटेन्ट र एकाधिकारको कारणले हो। अर्कोतर्फ, यो किनभने मेरो देशको थ्रीडी उद्योग ढिलो सुरु भएको थियो, माग सानो छ, र स्वायत्तताको डिग्री कम छ। मेरो देशको उच्च-अन्त उत्पादन उद्योगको स्तरोन्नति र विकास, प्रविधिको विकास र लागत घटाउँदै, मेरो देशको थ्रीडी प्रिन्टिङ उद्योगले भविष्यमा स्थानीयकरण बढाउने प्रवृत्ति देखाउनेछ। थ्रीडी प्रिन्टिङ प्रविधिको ठूलो स्तरको विकासलाई प्रवर्द्धन गर्न उपकरण निर्माताहरू बीचको घनिष्ठ सहयोग महत्त्वपूर्ण छ।

गुआंगहुई लेजर लेजर उत्पादन प्रविधिको अनुसन्धान र नवप्रवर्तनमा मात्र ध्यान केन्द्रित गर्दैन, तर लेजर प्रशोधन प्रविधिको क्षेत्रमा पनि अन्वेषण गर्न जारी राख्छ, र ग्राहकहरूलाई अनुप्रयोग समस्याहरू समाधान गर्न मद्दत गर्न प्रतिबद्ध छ। एक अग्रणी घरेलु 3D प्रिन्टिङ उपकरण निर्माताको रूपमा, FASTFORM 3D प्रिन्टिङका ​​सबै पक्षहरूसँग परिचित छ र ग्राहकहरूलाई 3D प्रिन्टिङको क्षेत्रमा व्यावसायिक उच्च-अन्त उत्पादनहरू प्रदान गर्न अनुभवी परामर्श टोली छ। भविष्यमा, गुआंगहुई लेजरले चीनमा लेजर 3D प्रिन्टिङ प्रविधिको प्रयोग र विकासलाई प्रवर्द्धन गर्न र उद्योगलाई स्तरोन्नति गर्न FASTFORM सँग काम गर्नेछ। स्रोत: गुआंगहुई लेजर लेखक: अनुप्रयोग इन्जिनियर गु जियाक्सिङ