உலோக முப்பரிமாண அச்சிடலில் ஃபைபர் லேசரின் பயன்பாடு குறித்த ஆய்வு

தி கூட்டு மனுவிமானப் போக்குவரத்து, விண்வெளி, கப்பல் போக்குவரத்து, வாகனங்கள், அச்சு உற்பத்தி, மருத்துவ உபகரணங்கள் போன்ற துறைகளில் உலோகப் பொருட்களின் முப்பரிமாண அச்சிடல் (3D printing) செயல்முறைக்கு அதிக தேவை உள்ளது. தற்போது, ​​உலோக சேர்க்கை உற்பத்திச் செயல்முறையில் பயன்படுத்தப்படும் வெப்ப மூலங்களில் லேசர் கற்றை, எலக்ட்ரான் கற்றை மற்றும் மைக்ரோ-பீம் பிளாஸ்மா ஆகிய மூன்று உயர் ஆற்றல் கற்றைகளும், அத்துடன் சின்டரிங் வெப்ப உள்ளீடும் அடங்கும். அவற்றுள், உலோக சேர்க்கை உற்பத்தித் துறையில் லேசர் கற்றையே மிகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் உயர் ஆற்றல் கற்றை வெப்ப மூலமாகும். எலக்ட்ரான் கற்றை மற்றும் மைக்ரோ-பீம் பிளாஸ்மா வெப்ப மூலங்களுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​லேசர் கற்றையானது துல்லியமான புள்ளி, குறைந்த செலவு மற்றும் குறிப்பிட்ட பொருள் நிலைக்கு நேரடியாகச் செலுத்தப்படக்கூடிய தன்மை போன்ற நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது. இது உலோகப் பொருட்களை உடனடியாக உருக்குவதோடு, உருகிய வழித்தடங்களின் ஒன்றிணைவு மற்றும் பாகம் உருவாக்கம் ஆகியவற்றின் தேவைகளையும் பூர்த்தி செய்கிறது.

லேசர் 3D அச்சிடுதலின் அடிப்படைக் கொள்கைகள்

லேசர் 3D அச்சிடுதலில் பயன்படுத்தப்படும் லேசர்களில் ஃபைபர் லேசர்கள், குறைக்கடத்தி லேசர்கள், Nd:YAG லேசர்கள் மற்றும் CO2 லேசர்கள் ஆகியவை அடங்கும். வெவ்வேறு பொருட்கள், வெவ்வேறு அலைநீளங்களைக் கொண்ட லேசர்களை வெவ்வேறு விதமாக உறிஞ்சுகின்றன. பொதுவாக, பாலிமர்களை அச்சிட CO2 லேசர்களும், உலோகத் தூள்களை அச்சிட ஃபைபர் லேசர்களும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

வெவ்வேறு செயலாக்க முறைகளின்படி, லேசர் சேர்க்கை உற்பத்தியை, தேர்ந்தெடுத்த லேசர் சின்டரிங், தேர்ந்தெடுத்த லேசர் உருகுதல், நேரடி உலோக லேசர் சின்டரிங், லேசர் தூள் படிவு, நேரடி உலோகப் படிவு எனப் பிரிக்கலாம். அவற்றுள், தேர்ந்தெடுத்த லேசர் உருகுதல் (SLM) மிகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் உலோக லேசர் 3D அச்சிடும் தொழில்நுட்பங்களில் ஒன்றாகும்.

தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட லேசர் உருகுதல் (SLM) அச்சிடும் சாதனத்தின் அடிப்படை அமைப்பு படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளது. அச்சிடுவதற்கு முன், 3D மாதிரியை அடுக்குகளாகப் பிரிக்க வேண்டும், பின்னர் ஸ்கேனிங் பாதையைத் தீர்மானிக்க வேண்டும். முதல் படியாக, ஒரு ஸ்கிராப்பரைக் கொண்டு பணிமேடையை சமமாக சுரண்டி, அதன் மீது ஒரு தூள் அடுக்கைப் பரப்ப வேண்டும்; இரண்டாவது படியாக, இந்தத் தூள் அடுக்கின் மீது ஒரு குறிப்பிட்ட பாதையில் லேசரைக் கொண்டு ஸ்கேன் செய்து அதை உருக்கி ஒரு அடுக்கை அச்சிட வேண்டும்; மூன்றாவது படியாக, பணிமேடையை ஒரு அடுக்கு கீழே நகர்த்தி, பின்னர் மேற்கண்ட செயல்பாட்டை மீண்டும் செய்து, அச்சிடும் அடுக்குகளைக் கீழிருந்து மேலாக அடுக்க வேண்டும், இதன் மூலம் அச்சிடப்பட வேண்டிய 3D பாகம் உருவாகிறது. ஆக்சிஜனேற்றத்தைத் தடுப்பதற்காக, இந்த முழு செயல்முறையின் போதும் பணி அறை வெற்றிடமாக்கப்பட்டு மந்த வாயுவால் நிரப்பப்பட வேண்டும்.

லேசர் 3D அச்சிடுதலில் லேசர்களுக்கான தேவை
லேசர் 3D அச்சிடுதலில் லேசர்களுக்கான தேவை முக்கியமாக இரண்டு அம்சங்களில் பிரதிபலிக்கிறது: ஒருபுறம், ஆற்றல் மற்றும் ஆற்றல் நிலைத்தன்மை, மறுபுறம், கற்றையின் தரம் மற்றும் புள்ளியின் அளவு.

01 ஆற்றல் மற்றும் ஆற்றல் நிலைத்தன்மை

3D அச்சிடும் செயல்முறை முக்கியமாக லேசரின் வெப்ப விளைவைச் சார்ந்துள்ளது. பொருளை உருக்குவதற்கு, லேசரின் செறிவு ஒரு குறிப்பிட்ட ஆற்றல் வரம்பைத் தாண்ட வேண்டும். எனவே, இது லேசரின் சராசரி வெளியீட்டுத் திறனுக்கு அதிக கவனம் செலுத்துகிறது மற்றும் லேசரின் துடிப்பு முறைக்கு முக்கியத்துவம் கொடுப்பதில்லை. ஆகையால், பொதுவாகத் தொடர் இழை லேசர்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, மேலும் அவற்றின் திறன் தோராயமாக 100W முதல் 1000W வரை இருக்கும்.
மாதிரியின் அளவு மற்றும் அடுக்குகளின் எண்ணிக்கை அதிகரிக்க அதிகரிக்க, அச்சிடும் நேரமும் அதிகரிக்கும். இதன் கால அளவு பொதுவாக சில மணிநேரங்கள் முதல் பல மணிநேரங்கள் வரை இருக்கும். எனவே, லேசரின் நீண்ட கால, நிலையான செயல்பாட்டிற்கு அதிக தேவைகள் உள்ளன. வெப்பநிலை மிக அதிகமாக இருந்தால், உலோகத் தூள் அதிகமாக எரிந்துவிடக்கூடும், மேலும் உருவாக்கப்பட்ட மற்ற பாகங்கள் மீண்டும் உருகவும் காரணமாகலாம்; வெப்பநிலை மிகக் குறைவாக இருந்தால், உலோகத் தூள் முழுமையாக உருகாது, பிணைப்பு விசை போதுமானதாக இருக்காது, மேலும் உருவாக்கப்பட்ட பாகத்தின் வடிவம் பராமரிக்கப்படாமல் போகலாம். எனவே, அச்சிடும் தரத்திற்கு லேசரின் ஆற்றல் நிலைத்தன்மை மிகவும் முக்கியமானது.

02 கற்றையின் தரம் மற்றும் புள்ளி அளவு

கற்றையின் தரம் மற்றும் புள்ளி அளவு ஆகியவை அச்சிடும் துல்லியத்தைப் பிரதிபலிக்கும் முக்கிய அளவுருக்களில் ஒன்றாகும். லேசர் கற்றை ஸ்கேனிங் மூலம் 3D அச்சிடுதல் உருவாக்கப்படுகிறது. லேசர் புள்ளி எவ்வளவு சிறியதாக இருக்கிறதோ, அவ்வளவு ஸ்கேனிங் துல்லியம் அதிகமாக இருக்கும், அச்சிடப்பட்ட மாதிரியின் தெளிவுத்திறன் அதிகமாக இருக்கும், மேலும் அச்சிடப்பட்ட பகுதியின் மேற்பரப்பு மிகவும் நுட்பமானதாக இருக்கும்.
கற்றையின் தரம் பொதுவாக BPP அல்லது M2 மூலம் வகைப்படுத்தப்படுகிறது. M2-இன் மதிப்பு 1-க்கு எவ்வளவு நெருக்கமாக இருக்கிறதோ, அவ்வளவு கற்றையின் தரம் சிறப்பாக இருக்கும், லேசர் ஆற்றல் அதிக செறிவாக இருக்கும், மற்றும் சுற்றியுள்ள பகுதியில் ஏற்படும் வெப்ப விளைவு குறைவாக இருக்கும்; அதே நேரத்தில், கற்றையின் தரம் சிறப்பாக இருந்தால், அதற்கேற்ற விலகல் கோணம் குறைவாக இருக்கும், மற்றும் குவியப் புள்ளியும் சிறியதாக இருக்கும்.

03 முப்பரிமாண அச்சிடுதல் துறையில் ஜி.டபிள்யூ லேசர் டெக் மற்றும் ஃபாஸ்ட்ஃபார்மின் ஆய்வு
அதிக பிரகாசம் கொண்ட ஃபைபர் லேசர்களில் உலகின் முன்னணி நிறுவனமான ஜி.டபிள்யூ லேசர் டெக், வளர்ச்சியுடன் இந்த பயன்பாட்டுத் துறையையும் தீவிரமாக ஆராய்ந்து வருகிறது. 3டி அச்சிடும் தொழில்நுட்பம்மேலும், மருத்துவ சாதனங்கள், வாகன உதிரிபாகங்கள், விண்வெளி மற்றும் பிற துறைகளை இலக்காகக் கொண்டு, 3D அச்சிடும் பயன்பாடுகளுக்காக 500W ஒற்றை-முறை 10μm/14μm தொடர்ச்சியான ஃபைபர் லேசரை அறிமுகப்படுத்தியது.

அவற்றுள், 10μm மற்றும் 14μm ஆகிய வெவ்வேறு உள்ளக விட்டங்கள் புள்ளி அளவைத் தீர்மானிக்கின்றன. இது முக்கியமாக லேசர் ஆற்றல் அடர்த்தியை, அதாவது ஓரலகு பரப்பிற்கான ஒளி ஆற்றலின் அளவைப் பாதிக்கிறது. ஒரே ஆற்றல் நிலைகளில், புள்ளி அளவு சிறியதாக இருந்தால், லேசர் ஆற்றல் அடர்த்தி அதிகமாக இருக்கும். அதிக ஆற்றல் அடர்த்தி கொண்ட புள்ளிகள், உயர் உருகுநிலை அல்லது அதிகப் பிரதிபலிப்புத் திறன் கொண்ட உலோகத் தூள்களை அச்சிடுவதற்குப் பொருத்தமானவை.

தயாரிப்பின் நன்மைகள்:

➢ மிகவும் மெல்லிய மற்றும் எடை குறைந்த வடிவமைப்பு, 19-அங்குல 1.5U உயர வடிவமைப்பு, 20 கிலோவிற்கும் குறைவான எடை, கச்சிதமான கட்டமைப்பு, சிறிய அளவு, குறைந்த எடை ஆகியவை இணையற்ற ஒருங்கிணைப்பு வசதியையும் நெகிழ்வான பன்முகத்தன்மையையும் அளிக்கின்றன.

➢ இந்தத் தயாரிப்பின் கட்டமைப்பு, 3D அச்சிடும் சூழலைக் கருத்தில் கொண்டு ஒரு மூடிய வடிவமைப்பைக் கொண்டுள்ளது. இது லேசரின் ஒட்டுமொத்த நம்பகத்தன்மையை வெகுவாக மேம்படுத்துவதோடு, IP65 பாதுகாப்பு நிலையையும் கொண்டுள்ளது. மேலும், அதிக வெப்பநிலை, அதிக ஈரப்பதம் மற்றும் அதிக தூசி போன்ற கடுமையான சூழல்களிலும் இது தொடர்ச்சியாக இயங்கக்கூடியது.

➢ இதன் அதிகபட்சத் திறன் 500W ஆகும், இது ஆஸ்டெனிடிக் துருப்பிடிக்காத எஃகு, மார்டென்சிடிக் துருப்பிடிக்காத எஃகு, டைட்டானியம் கலப்புலோகம், நிக்கல் அடிப்படையிலான உயர் வெப்பநிலை கலப்புலோகம், அலுமினியம் கலப்புலோகம், மெக்னீசியம் கலப்புலோகம் போன்ற பொதுவான உலோகப் பொருட்களை வடிவமைக்கப் போதுமானது.

➢ சிறந்த மின்சார நிலைத்தன்மை, ஒரு மணி நேரத்திற்கு 0.5%க்கும் குறைவான ஏற்ற இறக்கம், இது மிக நீண்ட நேர அச்சிடுதலுக்கான செயல்முறை நிலைத்தன்மையை உறுதி செய்கிறது.

➢ சிறந்த கற்றைத் தரம், M2

ஃபாஸ்ட்ஃபார்ம் (FastForm) என்பது 3D அச்சிடும் தொழில்நுட்பம் மற்றும் உபகரணங்களின் ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டில் நிபுணத்துவம் பெற்ற ஒரு நிறுவனமாகும். இது சிறந்த விரைவான முன்மாதிரி சேவைகள் மற்றும் துணைத் தீர்வுகளை வழங்குகிறது. நாங்கள் குவாங்ஹுய் லேசர் (Guanghui Laser) நிறுவனத்துடன் ஆழமான ஒத்துழைப்பை ஏற்படுத்தியுள்ளோம். மேலும், எதிர்காலத்தில் விண்வெளி, தானியங்கி மாதிரிகள், உயிரி மருத்துவம் போன்ற துறைகளில் உள்ள முக்கிய பாகங்கள் மீது 3D அச்சிடும் சோதனைகளையும் ஆராய்ச்சிகளையும் மேற்கொள்வோம். நாங்கள் FF-M140 ஒற்றை லேசர் தயாரிப்புகள், FF-M150 கற்பித்தலுக்கான பிரத்யேக மாதிரிகள், FF-M180D இரட்டை லேசர் பல் மருத்துவத்திற்கான பிரத்யேக மாதிரிகள், FF-M300H 1000W உயர்-சக்தி லேசர் தொழில்துறை மாதிரிகள், FF-M500 இரட்டை லேசர் மாதிரிகள் மற்றும் FF-M800 நான்கு லேசர் தயாரிப்புகளை அறிமுகப்படுத்தியுள்ளோம். இவை அனைத்தும் பெருமளவில் உற்பத்தி செய்யப்பட்டு, தனிப்பயனாக்கப்பட்ட உள்ளூர்மயமாக்கல் தீர்வுகளை ஆதரிக்கின்றன. பல-லேசர் ஸ்லைசிங் மற்றும் பாதை உருவாக்கும் மென்பொருளான ஃபாஸ்ட்லேயரை (FastLayer) நாங்கள் சுயமாக உருவாக்கியுள்ளோம். இந்த உபகரணம் முழுமையாக தானியங்கி மற்றும் ஆளில்லாது இயங்கக்கூடியது.

இந்தத் தயாரிப்பு பின்வரும் குறிப்பிடத்தக்க நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது:

➢ இருதிசை மற்றும் மாறுபடும் வேகத்தில் தூள் பரப்பும் தொழில்நுட்பம், அதிக தூள் பயன்பாட்டு விகிதம்.

➢ ஒரே சொடுக்கில் தானியங்கி துண்டாக்கம் மற்றும் பாதை திட்டமிடலை நிறைவு செய்வதற்காக, சுயமாக உருவாக்கப்பட்ட மென்பொருள்.

➢ இது தனக்கென உள்ள கேமராவுடன் வருகிறது, இதன் மூலம் முழுமையான தானியங்கி கட்டுப்பாட்டையும், தொலைவிலிருந்து ஆளில்லா செயல்பாட்டையும் செயல்படுத்த முடியும்.

➢ இந்த உபகரணம் ஒருங்கிணைந்த பற்றவைப்புக் கட்டமைப்பைக் கொண்டுள்ளது, இது மிகவும் நிலையானது மற்றும் நிறுவுவதற்கு எளிதானது.

3D அச்சிடுதல் துறையின் தற்போதைய நிலை மற்றும் வளர்ச்சி வாய்ப்புகள்
தற்போது, ​​3D அச்சிடுதல் விரைவான முன்மாதிரி உருவாக்கும் சகாப்தத்தில் நுழைந்துள்ளது. சீனா வணிகத் தொழில் ஆராய்ச்சி நிறுவனத்தின் புள்ளிவிவரங்களின்படி, 2021-ல் கீழ்நிலை பயன்பாட்டுத் துறைகளில் இயந்திரத் தொழில் 17.5% என்ற மிகப்பெரிய பங்கைக் கொண்டுள்ளது. அதனைத் தொடர்ந்து நுகர்வோர் மின்னணுவியல் (16.6%) மற்றும் ஆட்டோமொபைல்கள் (16.1%) உள்ளன. நுகர்வோர் மின்னணுவியல் மற்றும் ஆட்டோமொபைல் துறையின் விரைவான வளர்ச்சியுடன், இந்த இரண்டு துறைகளிலும் 3D அச்சிடுதலின் பயன்பாட்டுப் பகுதிகள் எதிர்காலத்தில் மேலும் விரிவடையும்.

தொழில்துறையின் அளவைப் பொறுத்தவரை, சீனா முதலீட்டு வலையமைப்பின் கணிப்பின்படி: 2021 முதல் 2025 வரை 3D அச்சிடுதலின் சராசரி ஆண்டு கூட்டு வளர்ச்சி விகிதம் சுமார் 26.59% ஆக இருக்கும், மேலும் இது 2025-ல் 70.1 பில்லியன் யுவானை எட்டும்.

முப்பரிமாண அச்சிடுதல் என்பது உபகரணங்கள், மூலப்பொருட்கள் மற்றும் சேவைகள் ஆகிய மூன்று அம்சங்களை உள்ளடக்கியது, அவற்றுள் அச்சிடும் உபகரணங்கள் மிகப்பெரிய பங்கைக் கொண்டுள்ளன. CCID வெளியிட்ட தரவுகளின்படி, 2020-ல் சீனாவின் முப்பரிமாண அச்சிடும் உபகரணத் துறையின் அளவு 9.254 பில்லியன் யுவானாக இருந்தது, இதுவே மிகப்பெரிய விகிதமாகும்.

தற்போது, ​​3D அச்சிடும் உபகரணங்களின் விலை இன்னும் ஒப்பீட்டளவில் அதிகமாகவே உள்ளது. ஒருபுறம், இது வெளிநாட்டுக் காப்புரிமைகள் மற்றும் ஏகபோகங்கள் காரணமாகும். மறுபுறம், நமது நாட்டின் 3D தொழில் தாமதமாகத் தொடங்கியதும், தேவை குறைவாக இருப்பதும், தன்னாட்சியின் அளவு குறைவாக இருப்பதும் இதற்குக் காரணமாகும். நமது நாட்டின் உயர்தர உற்பத்தித் துறையின் மேம்பாடு மற்றும் வளர்ச்சி, தொழில்நுட்ப வளர்ச்சி மற்றும் செலவுக் குறைப்பு ஆகியவற்றால், எதிர்காலத்தில் நமது நாட்டின் 3D அச்சிடும் தொழில், உள்நாட்டுமயமாக்கல் அதிகரிக்கும் போக்கைக் காட்டும். 3D அச்சிடும் தொழில்நுட்பத்தின் பெரிய அளவிலான வளர்ச்சியை ஊக்குவிப்பதற்கு, உபகரண உற்பத்தியாளர்களுக்கு இடையேயான நெருங்கிய ஒத்துழைப்பு மிகவும் இன்றியமையாதது.

குவாங்ஹுய் லேசர், லேசர் தயாரிப்பு தொழில்நுட்பத்தின் ஆராய்ச்சி மற்றும் புத்தாக்கத்தில் கவனம் செலுத்துவதோடு மட்டுமல்லாமல், லேசர் செயலாக்க தொழில்நுட்பத் துறையிலும் தொடர்ந்து ஆய்வு செய்து வருகிறது, மேலும் வாடிக்கையாளர்களின் பயன்பாட்டுச் சிக்கல்களைத் தீர்க்க உதவுவதிலும் உறுதியாக உள்ளது. ஒரு முன்னணி உள்நாட்டு 3D அச்சிடும் உபகரண உற்பத்தியாளராக, ஃபாஸ்ட்ஃபார்ம் 3D அச்சிடுதலின் அனைத்து அம்சங்களையும் நன்கு அறிந்திருக்கிறது, மேலும் 3D அச்சிடுதல் துறையில் வாடிக்கையாளர்களுக்கு தொழில்முறை உயர்தர தயாரிப்புகளை வழங்க ஒரு அனுபவமிக்க ஆலோசனைக் குழுவையும் கொண்டுள்ளது. எதிர்காலத்தில், குவாங்ஹுய் லேசர், ஃபாஸ்ட்ஃபார்முடன் இணைந்து சீனாவில் லேசர் 3D அச்சிடும் தொழில்நுட்பத்தின் பயன்பாடு மற்றும் வளர்ச்சியை ஊக்குவிக்கவும், தொழில்துறையை மேம்படுத்தவும் உதவும். ஆதாரம்: குவாங்ஹுய் லேசர், ஆசிரியர்: பயன்பாட்டுப் பொறியாளர் கு ஜியாக்சிங்