Teknologi pencairan laser selektif (SLM) telah muncul sebagai teknik pembuatan bahan tambahan revolusioner, yang membolehkan pengeluaran bahagian logam berkualiti tinggi, tinggi dengan sifat mekanikal yang sangat baik. Di tengah -tengah teknologi ini terletak laser, yang memainkan peranan yang pelbagai dan penting. Sebagai pembekal teknologi SLM, saya telah menyaksikan secara langsung kepentingan laser dalam bidang pemotongan ini.
1. Asas teknologi SLM
Sebelum menyelidiki peranan laser, adalah penting untuk memahami prinsip asas teknologi SLM. SLM adalah proses pembuatan tambahan yang membina lapisan objek tiga dimensi mengikut lapisan. Ia bermula dengan lapisan nipis serbuk logam merebak secara merata merentasi platform binaan. Laser kemudian secara selektif mencairkan serbuk di kawasan tertentu mengikut model digital, mengukuhkannya ke dalam bentuk yang dikehendaki. Sebaik sahaja lapisan selesai, platform membina menurunkan, lapisan serbuk baru digunakan, dan prosesnya berulang sehingga keseluruhan objek terbentuk.
2. Laser sebagai sumber tenaga
Peranan yang paling asas dalam laser dalam teknologi SLM adalah sebagai sumber tenaga. Rasuk laser menyediakan tenaga intensiti yang tinggi yang diperlukan untuk mencairkan serbuk logam. Logam yang berbeza mempunyai titik lebur yang berbeza, dan laser mesti mampu menyampaikan tenaga yang mencukupi untuk mencapai dan melebihi titik lebur ini. Sebagai contoh, aloi titanium, yang digunakan secara meluas dalam aplikasi aeroangkasa dan perubatan, mempunyai titik lebur yang agak tinggi (sekitar 1668 ° C). Laser kuasa yang tinggi diperlukan untuk memastikan lebur serbuk titanium yang lengkap, mengakibatkan bahagian yang padat dan kecacatan - percuma.
Ketumpatan tenaga rasuk laser adalah parameter kritikal. Ia ditakrifkan sebagai kuasa laser yang dibahagikan dengan kawasan tempat laser di atas katil serbuk. Ketumpatan tenaga yang betul diperlukan untuk mencapai pencairan yang baik dan ikatan antara zarah serbuk. Sekiranya ketumpatan tenaga terlalu rendah, serbuk mungkin tidak mencairkan sepenuhnya, yang membawa kepada keliangan dan sifat mekanikal yang lemah di bahagian akhir. Sebaliknya, jika ketumpatan tenaga terlalu tinggi, ia boleh menyebabkan lebih banyak - lebur, bola (pembentukan bola sfera logam cair dan bukannya lapisan berterusan), dan penyimpangan bahagian.
3. Pengimbasan Ketepatan dan Penjanaan Corak
Laser dalam sistem SLM dilengkapi dengan cermin pengimbasan yang boleh mengawal pergerakan rasuk laser dengan tepat di atas katil serbuk. Ini membolehkan penciptaan geometri kompleks dan butiran halus di bahagian yang dicetak. Model digital objek dihiris ke dalam lapisan nipis, dan sistem pengimbasan membimbing laser untuk mengesan bentuk setiap lapisan di atas katil serbuk.
Kelajuan pengimbasan dan laluan juga mempunyai kesan yang signifikan terhadap kualiti bahagian yang dicetak. Kelajuan pengimbasan yang lebih perlahan pada umumnya membolehkan lebih banyak tenaga didepositkan setiap kawasan unit, yang dapat meningkatkan lebur dan ikatan serbuk. Walau bagaimanapun, ia juga meningkatkan masa binaan. Laluan pengimbasan harus dirancang dengan teliti untuk memastikan pemanasan seragam dan penyejukan serbuk, mengurangkan risiko tekanan haba dan melengkung. Contohnya, corak pengimbasan yang berulang atau raster boleh digunakan, tetapi arah dan tumpang tindih garis pengimbasan perlu dioptimumkan.
4. Interaksi Bahan dan Kawalan Mikrostruktur
Interaksi antara laser dan serbuk logam semasa proses lebur mempengaruhi struktur mikro bahagian yang dicetak. Apabila laser mencairkan serbuk, pemejalan cepat berlaku disebabkan oleh kadar penyejukan yang tinggi. Pengukuhan yang cepat ini dapat mengakibatkan mikrostruktur yang halus, yang sering membawa kepada sifat mekanikal yang lebih baik seperti kekuatan dan kekerasan yang lebih tinggi.
Parameter laser boleh diselaraskan untuk mengawal proses pemejalan. Sebagai contoh, dengan menukar kuasa laser, kelajuan pengimbasan, dan tempoh nadi, kadar penyejukan boleh diubah suai. Kadar penyejukan yang lebih perlahan boleh menggalakkan pertumbuhan bijirin yang lebih besar, yang boleh memberi manfaat dalam beberapa aplikasi di mana kemuluran lebih penting. Sebaliknya, kadar penyejukan yang lebih cepat dapat menghasilkan mikrostruktur yang lebih halus, meningkatkan kekuatan dan rintangan haus.
5. Perbandingan dengan teknologi pembuatan tambahan lain
Apabila dibandingkan dengan teknologi pembuatan bahan tambahan lain sepertiTeknologi DLP,Teknologi SLS, danTeknologi FDM, peranan laser di SLM adalah berbeza.
- Teknologi DLP: DLP (pemprosesan cahaya digital) menggunakan projektor cahaya digital untuk menyembuhkan lapisan photopolymers cecair dengan lapisan. Daripada laser, ia bergantung kepada unjuran cahaya untuk proses pengawetan. Teknologi ini digunakan terutamanya untuk menghasilkan bahagian plastik dengan kemasan permukaan yang tinggi dan resolusi yang agak tinggi. Sebaliknya, SLM menggunakan laser untuk mencairkan serbuk logam, membolehkan pengeluaran bahagian logam yang kuat dan tahan lama.
- Teknologi SLS: SLS (sintering laser selektif) juga menggunakan laser, tetapi ia menghisap zarah serbuk bersama -sama dan bukannya mencairkan sepenuhnya. SLS biasanya digunakan untuk bahan polimer dan seramik. Laser di SLS menyediakan tenaga yang cukup untuk mengikat zarah -zarah serbuk di titik hubungan mereka, sementara di SLM, serbuk itu dicairkan sepenuhnya. Perbezaan ini menghasilkan bahagian SLM yang mempunyai ketumpatan yang lebih tinggi dan sifat mekanikal yang lebih baik berbanding dengan bahagian SLS.
- Teknologi FDM: FDM (pemodelan pemendapan bersatu) berfungsi dengan menyematkan filamen termoplastik melalui muncung yang dipanaskan dan mendepositkan lapisannya mengikut lapisan. Ia tidak menggunakan laser sama sekali. FDM adalah teknologi yang lebih kos - berkesan dan boleh diakses untuk menghasilkan prototaip plastik dan bahagian mudah. SLM, dengan proses lebur berasaskan lasernya, mampu mewujudkan bahagian logam prestasi yang lebih kompleks dan tinggi.
6. Jaminan dan Pemantauan Kualiti
Laser dalam sistem SLM juga boleh digunakan untuk tujuan jaminan dan pemantauan kualiti. Beberapa mesin SLM maju dilengkapi dengan sistem pemantauan proses yang menggunakan laser itu sendiri atau sensor tambahan untuk mengesan kecacatan semasa proses percetakan. Sebagai contoh, laser boleh digunakan untuk mengukur ketinggian katil serbuk sebelum dan selepas lebur untuk mengesan sebarang ketidaksamaan atau kekurangan liputan serbuk.
Dengan menganalisis refleksi atau penyerapan cahaya laser semasa proses lebur, adalah mungkin untuk mengesan kecacatan seperti keliangan, retak, atau lebur yang tidak lengkap. Pemantauan masa sebenar ini membolehkan pelarasan segera dibuat kepada parameter percetakan, memastikan pengeluaran bahagian berkualiti tinggi.
7. Cabaran dan Perkembangan Masa Depan
Walaupun banyak kelebihan laser dalam teknologi SLM, masih terdapat beberapa cabaran. Salah satu cabaran utama ialah kos tinggi laser kuasa tinggi dan penyelenggaraan yang berkaitan. Di samping itu, kerumitan mengawal parameter laser untuk mencapai hasil yang optimum memerlukan pengendali mahir dan sistem kawalan lanjutan.
Pada masa akan datang, kita boleh mengharapkan untuk melihat penambahbaikan lebih lanjut dalam teknologi laser untuk SLM. Jenis laser baru dengan kecekapan yang lebih tinggi, kualiti rasuk yang lebih baik, dan kawalan yang lebih tepat akan dibangunkan. Kemajuan ini akan membawa kepada kelajuan percetakan yang lebih cepat, kualiti bahagian yang lebih baik, dan keupayaan untuk memproses pelbagai bahan yang lebih luas.
Sebagai pembekal teknologi SLM, kami sentiasa berusaha meningkatkan prestasi sistem kami dengan mengoptimumkan proses yang berkaitan dengan laser. Kami menawarkan latihan dan sokongan yang komprehensif kepada pelanggan kami untuk membantu mereka memanfaatkan sepenuhnya teknologi SLM yang berasaskan laser.
Jika anda berminat untuk meneroka potensi teknologi SLM untuk keperluan pembuatan anda, kami menjemput anda untuk menghubungi kami untuk perbincangan terperinci. Pasukan pakar kami bersedia memberikan anda penyelesaian yang disesuaikan dan membantu anda dalam mencapai matlamat pengeluaran anda.
Rujukan
- Gibson, I., Rosen, DW, & Stucker, B. (2010). Teknologi pembuatan tambahan: Prototaip cepat untuk mengarahkan pembuatan digital. Springer Science & Business Media.
- Kruth, J. - P., Leu, MC, & Nakagawa, T. (2007). Kemajuan dalam pembuatan aditif dan prototaip pesat. CIRP Annals - Teknologi Pembuatan, 56 (2), 525 - 546.
- Yadroitsev, I., & Bertrand, P. (2008). Analisis parameter proses lebur laser selektif untuk aloi Ti6al4V. Bahan & Reka Bentuk, 29 (4), 826 - 831.