Laser Additive Manufacturing (AM) Technologie, mat senge Virdeeler vun enger héijer Fabrikatiounsgenauegkeet, staarker Flexibilitéit, an engem héije Grad vun Automatisatioun, gëtt wäit an der Fabrikatioun vu Schlësselkomponenten a Felder wéi Automobil, Medizin, Raumfaart, etc. (wéi Rakéiten) benotzt. Brennstoffdüsen, Satellitenantenneklammern, mënschlech Implantater, etc.). Dës Technologie kann d'Kombinatiounsleeschtung vu gedréckte Deeler staark verbesseren duerch integréiert Fabrikatioun vu Materialstruktur a Leeschtung. Am Moment adoptéiert Laser Additiv Fabrikatiounstechnologie allgemeng e fokusséierte Gaussesche Strahl mat engem héijen Zentrum an engem nidderegen Rand Energieverdeelung. Wéi och ëmmer, et generéiert dacks héich thermesch Gradienten an der Schmelz, wat zu der spéiderer Bildung vu Poren a groe Käre féiert. Beam Shaping Technologie ass eng nei Method fir dëse Problem ze léisen, déi Dréckeffizienz a Qualitéit verbessert andeems d'Verdeelung vun der Laserstrahlenergie ugepasst gëtt.
Am Verglach mat traditioneller Subtraktioun an gläichwäerteg Fabrikatioun, Metalladditiv Fabrikatioun Technologie huet Virdeeler wéi kuerz Fabrikatioun Zyklus Zäit, héich Veraarbechtung Genauegkeet, héich Material Benotzen Taux, a gutt allgemeng Leeschtung vun Deeler. Dofir gëtt Metalladditivproduktiounstechnologie wäit an Industrien wéi Raumfaart, Waffen an Ausrüstung, Atomkraaft, Biopharmazeutika, an Autoen benotzt. Baséierend um Prinzip vun diskreten Stacking, benotzt Metalladditiv Fabrikatioun eng Energiequell (wéi Laser, Bogen oder Elektronenstrahl) fir de Pulver oder den Drot ze schmëlzen, a stackelt se dann Schicht fir Schicht fir den Zilkomponent ze fabrizéieren. Dës Technologie huet bedeitend Virdeeler fir kleng Chargen, komplexe Strukturen oder personaliséiert Deeler ze produzéieren. Materialer déi net kënne sinn oder schwéier ze veraarbecht ginn mat traditionellen Techniken sinn och gëeegent fir d'Virbereedung mat additive Fabrikatiounsmethoden. Wéinst den uewe genannte Virdeeler huet d'additiv Fabrikatiounstechnologie verbreet Opmierksamkeet vu Geléiert souwuel national an international ugezunn. An de leschte Joerzéngte huet additiv Fabrikatiounstechnologie séier Fortschrëtter gemaach. Wéinst der Automatisatioun an Flexibilitéit vun Laser additive Fabrikatioun Equipement, wéi och déi ëmfaassend Virdeeler vun héich Laser Energie Dicht an héich Veraarbechtung Genauegkeet, huet Laser additive Fabrikatioun Technologie déi schnellsten ënnert den dräi Metal additive Fabrikatioun Technologien entwéckelt uewen ernimmt.
Laser Metal Additiv Fabrikatioun Technologie kann weider an LPBF an DED opgedeelt ginn. Figur 1 weist eng typesch schematesch Diagramm vun LPBF an DED Prozesser. De LPBF-Prozess, och bekannt als Selektiv Laser Schmelz (SLM), kann komplexe Metallkomponente fabrizéieren andeems se High-Energie Laserstrahlen laanscht e fixe Wee op der Uewerfläch vun engem Pudderbett scannen. Dann schmëlzt de Pulver a verstäerkt Schicht fir Schicht. D'DED Prozess ëmfaasst haaptsächlech zwee Dréckerei Prozesser: Laser Schmelze Oflagerung a Laser Drot fidderen additive Fabrikatioun. Béid vun dësen Technologien kënnen direkt Metalldeeler fabrizéieren a reparéieren andeems se Metallpulver oder Drot synchron fidderen. Am Verglach mam LPBF huet DED méi héich Produktivitéit a méi grousst Fabrikatiounsberäich. Zousätzlech kann dës Method och bequem Kompositmaterialien a funktionell gradéiert Materialien virbereeden. Wéi och ëmmer, d'Uewerflächqualitéit vun Deeler gedréckt vun DED ass ëmmer schlecht, a spéider Veraarbechtung ass gebraucht fir d'Dimensiounsgenauegkeet vun der Zilkomponent ze verbesseren.
Am aktuellen Laser-additiven Fabrikatiounsprozess ass de fokusséierte Gaussesche Strahl normalerweis d'Energiequell. Wéi och ëmmer, wéinst senger eenzegaarteger Energieverdeelung (héich Zentrum, niddereg Rand), ass et méiglecherweis héich thermesch Gradienten an Onstabilitéit vum Schmelzpool ze verursaachen. Resultéiert zu enger schlechter Formqualitéit vu gedréckte Deeler. Zousätzlech, wann d'Mëtttemperatur vum geschmollte Pool ze héich ass, wäert et d'Metallelementer mat engem nidderegen Schmelzpunkt verdampen, wat d'Instabilitéit vum LBPF-Prozess weider verschäerft. Dofir, mat enger Erhéijung vun der Porositéit, ginn d'mechanesch Eegeschaften an d'Ermëttlungsdauer vu gedréckte Deeler wesentlech reduzéiert. Déi ongläich Energieverdeelung vu Gaussesche Strahlen féiert och zu enger gerénger Laserenergieverbrauchseffizienz an exzessive Energieverschwendung. Fir besser Drockqualitéit z'erreechen, hunn d'Wëssenschaftler ugefaang d'Kompensatioun fir d'Mängel vu Gaussesche Strahlen z'erklären andeems d'Prozessparameter wéi Laserkraaft, Scannergeschwindegkeet, Pudderschichtdicke a Scannstrategie geännert ginn, fir d'Méiglechkeet vun Energieinput ze kontrolléieren. Wéinst der ganz schmueler Veraarbechtungsfenster vun dëser Method limitéieren fixe physesch Aschränkungen d'Méiglechkeet vu weider Optimiséierung. Zum Beispill, d'Erhéijung vun der Laserkraaft a d'Scannengeschwindegkeet kann eng héich Fabrikatiounseffizienz erreechen, awer kënnt dacks op d'Käschte fir d'Dréckqualitéit ze Affer. An de leschte Jore kann d'Verännerung vun der Laserenergieverdeelung duerch Strahlformungsstrategien d'Fabrikatiounseffizienz an d'Drockqualitéit wesentlech verbesseren, wat d'Zukunftsrichtung vun der Laser-additive Fabrikatiounstechnologie kann ginn. Beam Shaping Technologie bezitt sech allgemeng op d'Upassung vun der Wellefrontverdeelung vum Inputstrahl fir déi gewënscht Intensitéitsverdeelung a Verbreedungseigenschaften ze kréien. D'Applikatioun vun der Strahlformungstechnologie an der Metalladditivproduktiounstechnologie gëtt an der Figur 2 gewisen.
Uwendung vu Strahlformungstechnologie an der Laser-additiv Fabrikatioun
D'Mängel vum traditionelle Gaussesche Strahldrock
An der Metal Laser Additiv Fabrikatioun Technologie huet d'Energieverdeelung vum Laserstrahl e wesentlechen Impakt op d'Qualitéit vun de gedréckte Deeler. Obwuel Gaussian Trägere wäit an Metall Laser Additiv Fabrikatiounsausrüstung benotzt gi sinn, leiden se ënner eeschten Nodeeler wéi onbestänneg Drockqualitéit, niddereg Energieverbrauch a schmuele Prozessfenster am additiv Fabrikatiounsprozess. Dorënner sinn de Schmelzprozess vum Pulver an d'Dynamik vum geschmollte Pool während dem Metalllaser-additivprozess enk mat der Dicke vun der Pulverschicht verbonnen. Wéinst der Präsenz vu Pulversprëtzen an Erosiounszonen ass d'tatsächlech Dicke vun der Pulverschicht méi héich wéi d'theoretesch Erwaardung. Zweetens huet d'Dampfkolonn den Haapt-Réck-Jet-Sprit verursaacht. D'Metalldamp kollidéiert mat der hënneschter Mauer fir Sprëtzen ze bilden, déi laanscht d'Frontmauer senkrecht zum konkave Gebitt vum geschmoltenem Pool gesprëtzt ginn (wéi an der Figur 3). Wéinst der komplexer Interaktioun tëscht dem Laserstrahl a Spritzen kënnen déi ausgestreckte Spritzen d'Dréckqualitéit vun de spéider Pudderschichten eescht beaflossen. Zousätzlech beaflosst d'Bildung vu Schlëssellächer am Schmelzpool och d'Qualitéit vun de gedréckte Deeler eescht. Déi intern Pore vum gedréckte Stéck ginn haaptsächlech duerch onbestänneg Sperrlächer verursaacht.
De Bildungsmechanismus vu Mängel an der Strahlformungstechnologie
Beam Forming Technologie kann d'Leeschtungsverbesserung a multiple Dimensiounen gläichzäiteg erreechen, wat anescht ass wéi Gaussian Trägere, déi d'Performance an enger Dimensioun verbesseren op d'Käschte fir aner Dimensiounen opzebréngen. Beam Forming Technologie kann d'Temperaturverdeelung a Flowcharakteristike vum Schmelzpool präzis upassen. Duerch d'Kontroll vun der Verdeelung vun der Laserenergie gëtt e relativ stabile geschmollte Pool mat engem klenge Temperaturgradient kritt. Entspriechend Laser Energieverdeelung ass gutt fir Porositéit a Sputterdefekter z'ënnerdrécken, an d'Qualitéit vum Laser Dréckerei op Metalldeeler ze verbesseren. Et kann verschidde Verbesserungen an der Produktiounseffizienz a Pulververbrauch erreechen. Zur selwechter Zäit bitt d'Strahlenformungstechnologie eis méi Veraarbechtungsstrategien, déi d'Fräiheet vum Prozessdesign immens befreit, wat e revolutionäre Fortschrëtt an der Laser-additive Fabrikatiounstechnologie ass.
Post Zäit: Februar-28-2024
