Defnyddir technoleg gweithgynhyrchu ychwanegol laser (AM), gyda'i manteision o gywirdeb gweithgynhyrchu uchel, hyblygrwydd cryf, a gradd uchel o awtomeiddio, yn helaeth wrth weithgynhyrchu cydrannau allweddol mewn meysydd fel modurol, meddygol, awyrofod, ac ati (megis ffroenellau tanwydd roced, cromfachau antena lloeren, mewnblaniadau dynol, ac ati). Gall y dechnoleg hon wella perfformiad cyfuniad rhannau printiedig yn fawr trwy weithgynhyrchu integredig strwythur a pherfformiad deunydd. Ar hyn o bryd, mae technoleg gweithgynhyrchu ychwanegol laser yn gyffredinol yn mabwysiadu trawst Gaussaidd ffocysedig gyda dosbarthiad ynni canol uchel ac ymyl isel. Fodd bynnag, yn aml mae'n cynhyrchu graddiannau thermol uchel yn y toddiant, 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 ac ansawdd argraffu trwy addasu dosbarthiad ynni trawst laser.
O'i gymharu â thynnu traddodiadol a gweithgynhyrchu cyfatebol, mae gan dechnoleg gweithgynhyrchu ychwanegol metel fanteision megis amser cylch gweithgynhyrchu byr, cywirdeb prosesu uchel, cyfradd defnyddio deunyddiau uchel, a pherfformiad cyffredinol da rhannau. Felly, defnyddir technoleg gweithgynhyrchu ychwanegol metel yn helaeth mewn diwydiannau megis awyrofod, arfau ac offer, pŵer niwclear, biofferyllol, a cheir. Yn seiliedig ar egwyddor pentyrru arwahanol, mae gweithgynhyrchu ychwanegol metel yn defnyddio ffynhonnell ynni (megis laser, arc, neu drawst electron) i doddi'r powdr neu'r wifren, ac yna'n eu pentyrru haen wrth haen i gynhyrchu'r gydran darged. Mae gan y dechnoleg hon fanteision sylweddol wrth gynhyrchu sypiau bach, strwythurau cymhleth, neu rannau wedi'u personoli. 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 ychwanegol. Oherwydd y manteision uchod, mae technoleg gweithgynhyrchu ychwanegol wedi denu sylw eang gan ysgolheigion yn ddomestig ac yn rhyngwladol. Yn ystod y degawdau diwethaf, mae technoleg gweithgynhyrchu ychwanegol wedi gwneud cynnydd cyflym. Oherwydd awtomeiddio a hyblygrwydd offer gweithgynhyrchu ychwanegol laser, yn ogystal â manteision cynhwysfawr dwysedd ynni laser uchel a chywirdeb prosesu uchel, technoleg gweithgynhyrchu ychwanegol laser sydd wedi datblygu'r gyflymaf ymhlith y tair technoleg gweithgynhyrchu ychwanegol metel a grybwyllir uchod.
Gellir rhannu technoleg gweithgynhyrchu ychwanegol 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 Dethol (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 solidio haen wrth haen. Mae'r broses DED yn cynnwys dau broses argraffu yn bennaf: dyddodiad toddi laser a gweithgynhyrchu ychwanegol bwydo gwifren laser. Gall y ddwy dechnoleg hyn gynhyrchu ac atgyweirio rhannau metel yn uniongyrchol trwy fwydo powdr neu wifren metel 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 wedi'u graddio'n swyddogaethol yn gyfleus. Fodd bynnag, mae ansawdd wyneb 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 ychwanegol laser gyfredol, y trawst Gaussaidd ffocysedig yw'r ffynhonnell ynni fel arfer. 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 rhannau 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 rhannau printiedig yn cael eu lleihau'n sylweddol. Mae dosbarthiad ynni anwastad trawstiau Gaussaidd hefyd yn arwain at effeithlonrwydd defnyddio ynni laser isel a gwastraff ynni gormodol. Er mwyn cyflawni ansawdd argraffu gwell, mae ysgolheigion wedi dechrau archwilio gwneud iawn am ddiffygion trawstiau Gaussaidd trwy addasu paramedrau proses fel 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 ymhellach. Er enghraifft, gall cynyddu pŵer laser a chyflymder sganio sicrhau effeithlonrwydd gweithgynhyrchu uchel, ond yn aml mae'n dod ar gost aberthu ansawdd argraffu. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, gall newid dosbarthiad ynni'r laser trwy strategaethau siapio trawst wella effeithlonrwydd gweithgynhyrchu ac ansawdd argraffu yn sylweddol, a all ddod yn gyfeiriad datblygu technoleg gweithgynhyrchu ychwanegol laser yn y dyfodol. Yn gyffredinol, mae technoleg siapio trawst yn cyfeirio at addasu dosbarthiad blaen tonnau'r trawst mewnbwn i gael y nodweddion dosbarthiad dwyster a lledaeniad a ddymunir. Dangosir cymhwysiad technoleg siapio trawst mewn technoleg gweithgynhyrchu ychwanegol metel yn Ffigur 2.
Cymhwyso technoleg siapio trawst mewn gweithgynhyrchu ychwanegol laser
Diffygion argraffu trawst Gaussaidd traddodiadol
Mewn technoleg gweithgynhyrchu ychwanegol laser metel, mae dosbarthiad ynni'r trawst laser yn cael effaith sylweddol ar ansawdd rhannau printiedig. Er bod trawstiau Gaussaidd wedi cael eu defnyddio'n helaeth mewn offer gweithgynhyrchu ychwanegol laser metel, maent yn dioddef o anfanteision difrifol megis ansawdd argraffu ansefydlog, defnydd isel o ynni, a ffenestri proses cul yn y broses weithgynhyrchu ychwanegol. Yn eu plith, mae proses toddi'r powdr a dynameg y pwll tawdd yn ystod y broses ychwanegol laser metel yn gysylltiedig yn agos â thrwch yr haen powdr. Oherwydd presenoldeb parthau tasgu a herydiad powdr, mae trwch gwirioneddol yr haen powdr yn uwch na'r disgwyliad damcaniaethol. Yn ail, achosodd y golofn stêm y prif dasgau jet cefn. Mae'r anwedd metel yn gwrthdaro â'r wal gefn i ffurfio tasgu, sy'n cael eu chwistrellu ar hyd y wal flaen sy'n berpendicwlar i ardal geugrwm y pwll tawdd (fel y dangosir yn Ffigur 3). Oherwydd y rhyngweithio cymhleth rhwng y trawst laser a'r tasgu, gall y tasgu a daflir 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 rhannau printiedig. Mae mandyllau mewnol y darn printiedig yn cael eu hachosi'n bennaf gan dyllau cloi ansefydlog.
Y mecanwaith ffurfio diffygion mewn technoleg siapio trawstiau
Gall technoleg siapio trawstiau gyflawni gwelliant perfformiad mewn sawl dimensiwn ar yr un pryd, sy'n wahanol i drawstiau Gaussaidd sy'n gwella perfformiad mewn un dimensiwn ar gost aberthu dimensiynau eraill. Gall technoleg siapio trawstiau 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. Mae dosbarthiad ynni laser priodol yn fuddiol ar gyfer atal diffygion mandylledd a chwistrellu, a gwella ansawdd argraffu laser ar rannau metel. Gall gyflawni amryw o welliannau mewn effeithlonrwydd cynhyrchu a defnyddio powdr. Ar yr un pryd, mae technoleg siapio trawstiau yn rhoi mwy o strategaethau prosesu inni, gan ryddhau rhyddid dylunio prosesau yn fawr, sy'n gynnydd chwyldroadol mewn technoleg gweithgynhyrchu ychwanegol laser.
Amser postio: Chwefror-28-2024
