Defnyddir technoleg gweithgynhyrchu ychwanegion laser (AM), gyda'i fanteision o gywirdeb gweithgynhyrchu uchel, hyblygrwydd cryf, a lefel uchel o awtomeiddio, yn eang wrth weithgynhyrchu cydrannau allweddol mewn meysydd fel modurol, meddygol, awyrofod, ac ati (fel roced nozzles tanwydd, cromfachau antena lloeren, mewnblaniadau dynol, ac ati). Gall y dechnoleg hon wella perfformiad cyfuniad rhannau printiedig yn fawr trwy weithgynhyrchu strwythur a pherfformiad deunydd yn integredig. Ar hyn o bryd, mae technoleg gweithgynhyrchu ychwanegion laser yn gyffredinol yn mabwysiadu trawst Gaussian â ffocws gyda dosbarthiad ynni canol uchel ac ymyl isel. Fodd bynnag, mae'n aml yn cynhyrchu graddiannau thermol uchel yn y toddi, gan arwain at ffurfio mandyllau a grawn bras wedi hynny. Mae technoleg siapio trawst yn ddull newydd o ddatrys y broblem hon, sy'n gwella effeithlonrwydd argraffu ac ansawdd trwy addasu dosbarthiad ynni pelydr laser.
O'i gymharu â thynnu traddodiadol a gweithgynhyrchu cyfatebol, mae gan dechnoleg gweithgynhyrchu ychwanegion metel fanteision megis amser cylch gweithgynhyrchu byr, cywirdeb prosesu uchel, cyfradd defnyddio deunydd uchel, a pherfformiad cyffredinol da o rannau. Felly, defnyddir technoleg gweithgynhyrchu ychwanegion metel yn eang mewn diwydiannau megis awyrofod, arfau ac offer, ynni niwclear, biofferyllol, a automobiles. Yn seiliedig ar yr egwyddor o bentyrru arwahanol, mae gweithgynhyrchu ychwanegion metel yn defnyddio ffynhonnell ynni (fel laser, arc, neu belydr electron) i doddi'r powdr neu'r wifren, ac yna'n eu pentyrru fesul haen i gynhyrchu'r gydran darged. Mae gan y dechnoleg hon fanteision sylweddol wrth gynhyrchu sypiau bach, strwythurau cymhleth, neu rannau personol. Mae deunyddiau na ellir eu prosesu neu sy'n anodd eu prosesu gan ddefnyddio technegau traddodiadol hefyd yn addas i'w paratoi gan ddefnyddio dulliau gweithgynhyrchu ychwanegion. Oherwydd y manteision uchod, mae technoleg gweithgynhyrchu ychwanegion wedi denu sylw eang gan ysgolheigion yn ddomestig ac yn rhyngwladol. Yn ystod yr ychydig ddegawdau diwethaf, mae technoleg gweithgynhyrchu ychwanegion wedi gwneud cynnydd cyflym. Oherwydd awtomeiddio a hyblygrwydd offer gweithgynhyrchu ychwanegion laser, yn ogystal â manteision cynhwysfawr dwysedd ynni laser uchel a chywirdeb prosesu uchel, mae technoleg gweithgynhyrchu ychwanegion laser wedi datblygu'r cyflymaf ymhlith y tair technoleg gweithgynhyrchu ychwanegion metel a grybwyllir uchod.
Gellir rhannu technoleg gweithgynhyrchu ychwanegion metel laser ymhellach yn LPBF a DED. Mae Ffigur 1 yn dangos diagram sgematig nodweddiadol o brosesau LPBF a DED. Gall y broses LPBF, a elwir hefyd yn Toddi Laser Dewisol (SLM), gynhyrchu cydrannau metel cymhleth trwy sganio trawstiau laser ynni uchel ar hyd llwybr sefydlog ar wyneb gwely powdr. Yna, mae'r powdr yn toddi ac yn solidoli haen wrth haen. Mae'r broses DED yn bennaf yn cynnwys dwy broses argraffu: dyddodiad toddi laser a gweithgynhyrchu ychwanegion bwydo gwifren laser. Gall y ddwy dechnoleg hyn gynhyrchu a thrwsio rhannau metel yn uniongyrchol trwy fwydo powdr neu wifren fetel yn gydamserol. O'i gymharu â LPBF, mae gan DED gynhyrchiant uwch ac ardal weithgynhyrchu fwy. Yn ogystal, gall y dull hwn hefyd baratoi deunyddiau cyfansawdd a deunyddiau â gradd swyddogaethol yn gyfleus. Fodd bynnag, mae ansawdd wyneb y rhannau a argraffwyd gan DED bob amser yn wael, ac mae angen prosesu dilynol i wella cywirdeb dimensiwn y gydran darged.
Yn y broses weithgynhyrchu ychwanegyn laser gyfredol, y trawst Gaussian â ffocws fel arfer yw'r ffynhonnell ynni. Fodd bynnag, oherwydd ei ddosbarthiad ynni unigryw (canol uchel, ymyl isel), mae'n debygol o achosi graddiannau thermol uchel ac ansefydlogrwydd y pwll toddi. Gan arwain at ansawdd ffurfio gwael o rannau printiedig. Yn ogystal, os yw tymheredd canol y pwll tawdd yn rhy uchel, bydd yn achosi i'r elfennau metel pwynt toddi isel anweddu, gan waethygu ansefydlogrwydd y broses LBPF ymhellach. Felly, gyda chynnydd mewn mandylledd, mae priodweddau mecanyddol a bywyd blinder y rhannau printiedig yn cael eu lleihau'n sylweddol. Mae dosbarthiad ynni anwastad trawstiau Gaussian hefyd yn arwain at effeithlonrwydd defnyddio ynni laser isel a gwastraff ynni gormodol. Er mwyn sicrhau ansawdd argraffu gwell, mae ysgolheigion wedi dechrau archwilio gwneud iawn am ddiffygion trawstiau Gaussian trwy addasu paramedrau prosesau megis pŵer laser, cyflymder sganio, trwch haen powdr, a strategaeth sganio, er mwyn rheoli'r posibilrwydd o fewnbwn ynni. Oherwydd ffenestr brosesu gul iawn y dull hwn, mae cyfyngiadau ffisegol sefydlog yn cyfyngu ar y posibilrwydd o optimeiddio pellach. Er enghraifft, gall cynyddu pŵer laser a chyflymder sganio gyflawni effeithlonrwydd gweithgynhyrchu uchel, ond yn aml daw ar gost aberthu ansawdd argraffu. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, gall newid y dosbarthiad ynni laser trwy strategaethau siapio trawst wella effeithlonrwydd gweithgynhyrchu ac ansawdd argraffu yn sylweddol, a all ddod yn gyfeiriad datblygu technoleg gweithgynhyrchu ychwanegion laser yn y dyfodol. Yn gyffredinol, mae technoleg siapio trawst yn cyfeirio at addasu dosbarthiad blaen ton y trawst mewnbwn i gael y nodweddion dosbarthiad a lluosogi dwyster dymunol. Dangosir cymhwyso technoleg siapio trawst mewn technoleg gweithgynhyrchu ychwanegion metel yn Ffigur 2.
Cymhwyso technoleg siapio trawst mewn gweithgynhyrchu ychwanegion laser
Mae diffygion argraffu trawst Gaussian traddodiadol
Mewn technoleg gweithgynhyrchu ychwanegion laser metel, mae dosbarthiad ynni'r trawst laser yn cael effaith sylweddol ar ansawdd y rhannau printiedig. Er bod trawstiau Gaussian wedi'u defnyddio'n helaeth mewn offer gweithgynhyrchu ychwanegion laser metel, maent yn dioddef o anfanteision difrifol megis ansawdd argraffu ansefydlog, defnydd ynni isel, a ffenestri proses cul yn y broses gweithgynhyrchu ychwanegion. Yn eu plith, mae proses doddi'r powdr a deinameg y pwll tawdd yn ystod y broses ychwanegyn laser metel yn gysylltiedig yn agos â thrwch yr haen powdr. Oherwydd presenoldeb sblashio powdr a pharthau erydiad, mae trwch gwirioneddol yr haen powdr yn uwch na'r disgwyliad damcaniaethol. Yn ail, achosodd y golofn stêm y prif dasgau jet tuag yn ôl. Mae'r anwedd metel yn gwrthdaro â'r wal gefn i ffurfio sblashiau, sy'n cael eu chwistrellu ar hyd y wal flaen yn berpendicwlar i ardal ceugrwm y pwll tawdd (fel y dangosir yn Ffigur 3). Oherwydd y rhyngweithio cymhleth rhwng y trawst laser a'r tasgu, gall y sblashiau sy'n cael eu taflu allan effeithio'n ddifrifol ar ansawdd argraffu haenau powdr dilynol. Yn ogystal, mae ffurfio tyllau clo yn y pwll toddi hefyd yn effeithio'n ddifrifol ar ansawdd y rhannau printiedig. Mae mandyllau mewnol y darn printiedig yn cael eu hachosi'n bennaf gan dyllau cloi ansefydlog.
Y mecanwaith ffurfio o ddiffygion mewn technoleg siapio trawst
Gall technoleg siapio trawst gyflawni gwelliant perfformiad mewn dimensiynau lluosog ar yr un pryd, sy'n wahanol i drawstiau Gaussian sy'n gwella perfformiad mewn un dimensiwn ar gost aberthu dimensiynau eraill. Gall technoleg siapio trawst addasu dosbarthiad tymheredd a nodweddion llif y pwll toddi yn gywir. Trwy reoli dosbarthiad ynni laser, ceir pwll tawdd cymharol sefydlog gyda graddiant tymheredd bach. Dosbarthiad ynni laser priodol yn fuddiol ar gyfer atal mandylledd a sputtering diffygion, a gwella ansawdd argraffu laser ar rannau metel. Gall gyflawni gwelliannau amrywiol mewn effeithlonrwydd cynhyrchu a defnyddio powdr. Ar yr un pryd, mae technoleg siapio trawst yn rhoi mwy o strategaethau prosesu inni, gan ryddhau rhyddid dylunio prosesau yn fawr, sy'n gynnydd chwyldroadol mewn technoleg gweithgynhyrchu ychwanegion laser.
Amser postio: Chwefror 28-2024
