ذوبان شعاع الإلكترون(EBM)
الصهر الانتقائي لحزمة الإلكترونات (EBSM) مبدأ
على غرار التلبيد الانتقائي بالليزر والصهر الانتقائي بالليزرتعد تقنية الصهر الانتقائي لحزمة الإلكترونات (EBSM) تقنية تصنيع سريعة تستخدم حزم الإلكترونات عالية الطاقة وعالية السرعة لقصف مسحوق المعدن بشكل انتقائي، وبالتالي صهر وتشكيل مواد المسحوق.
عملية EBSM تتم هذه التقنية على النحو التالي: أولاً، تُنشر طبقة من المسحوق على سطح نشر المسحوق؛ ثم، تحت تحكم حاسوبي، يُصهر شعاع الإلكترون انتقائياً وفقاً لمعلومات المقطع العرضي، ويُصهر مسحوق المعدن معاً، ويُربط بالجزء المُشكَّل أسفله، ويُكدس طبقة تلو الأخرى حتى يذوب الجزء بالكامل. وأخيراً، يُزال المسحوق الزائد للحصول على المنتج ثلاثي الأبعاد المطلوب. بعد التحويل الرقمي إلى التناظري وتضخيم الطاقة، تُنقل إشارة المسح الفوري من الحاسوب العلوي إلى نير الانحراف، ويُحرف شعاع الإلكترون تحت تأثير المجال المغناطيسي الناتج عن جهد الانحراف المقابل لتحقيق الصهر الانتقائي. بعد أكثر من عشر سنوات من البحث، وُجد أن بعض معلمات العملية، مثل تيار شعاع الإلكترون، وتيار التركيز، ووقت العمل، وسمك المسحوق، وجهد التسارع، ووضع المسح، تُجرى في تجارب متعامدة. لوقت العمل التأثير الأكبر على عملية التشكيل.
المزايامن EBSM
تستخدم تقنية التشكيل المباشر للمعادن بشعاع الإلكترون حزم الإلكترونات عالية الطاقة كمصدر حرارة للمعالجة. يمكن إجراء عملية التشكيل بالمسح دون قصور ذاتي ميكانيكي من خلال التحكم في ملف الانحراف المغناطيسي، كما تمنع بيئة الفراغ لشعاع الإلكترون أكسدة مسحوق المعدن أثناء التلبيد أو الصهر في الطور السائل. بالمقارنة مع الليزر، يتميز شعاع الإلكترون بمعدل استخدام طاقة مرتفع، وعمق تأثير كبير، ومعدل امتصاص عالٍ للمواد، واستقرار، وانخفاض تكاليف التشغيل والصيانة. تشمل مزايا تقنية التشكيل المباشر للمعادن كفاءة تشكيل عالية، وانخفاض تشوه الأجزاء، وعدم الحاجة إلى دعامة معدنية أثناء عملية التشكيل، وبنية مجهرية أكثر كثافة، وغيرها. يتميز انحراف شعاع الإلكترون والتحكم في تركيزه بسرعة وحساسية أكبر. يتطلب انحراف الليزر استخدام مرآة اهتزازية، وتكون سرعة دورانها عالية للغاية عند مسح الليزر بسرعات عالية. عند زيادة طاقة الليزر، يتطلب الجلفانومتر نظام تبريد أكثر تعقيدًا، ويزداد وزنه بشكل ملحوظ. نتيجة لذلك، عند استخدام مسح عالي الطاقة، ستكون سرعة مسح الليزر محدودة. عند مسح نطاق تشكيل كبير، يكون تغيير البعد البؤري لليزر صعبًا أيضًا. يتم تحقيق انحراف وتركيز شعاع الإلكترون بواسطة المجال المغناطيسي. يمكن التحكم في انحراف وتركيز شعاع الإلكترون بسرعة وحساسية عن طريق تغيير شدة واتجاه الإشارة الكهربائية. لن يتأثر نظام تركيز انحراف شعاع الإلكترون بتبخر المعدن. عند صهر المعدن بالليزر وحزم الإلكترونات، سينتشر بخار المعدن في جميع أنحاء مساحة التشكيل ويغطي سطح أي جسم على اتصال بغشاء معدني. يتم انحراف وتركيز حزم الإلكترونات في مجال مغناطيسي، لذلك لن تتأثر بتبخر المعدن؛ الأجهزة البصرية مثل الجلفانومتر بالليزر تتلوث بسهولة بالتبخر.
ليزر ميتل الترسيب(LMD)
تم اقتراح تقنية ترسيب المعادن بالليزر (LMD) لأول مرة من قبل مختبر ساندي الوطني بالولايات المتحدة في تسعينيات القرن الماضي، ثم طُوّرت تباعًا في أنحاء عديدة من العالم. ونظرًا لأن العديد من الجامعات والمؤسسات تُجري أبحاثًا مستقلة، فإن لهذه التقنية أسماءً عديدة، وإن كانت مختلفة، إلا أن مبادئها متشابهة. أثناء عملية التشكيل، يُجمع المسحوق على سطح العمل عبر الفوهة، ويُجمع شعاع الليزر أيضًا إلى هذه النقطة، وتكون نقاط تأثير المسحوق والضوء متطابقة، ويتم الحصول على هيكل الكسوة المتراصة بالتحرك عبر طاولة العمل أو الفوهة.
تقنية العدسات يستخدم ليزرات من فئة كيلووات. ونظرًا لبقعة تركيز الليزر الكبيرة، التي تزيد عمومًا عن 1 مم، وعلى الرغم من إمكانية الحصول على كيانات معدنية كثيفة مرتبطة معدنيًا، إلا أن دقتها البعدية وتشطيب سطحها ليسا جيدين جدًا، ويتطلب الأمر مزيدًا من التشغيل الآلي قبل الاستخدام. يُعد التكسية بالليزر عملية معدنية فيزيائية وكيميائية معقدة، وتؤثر معلمات عملية التكسية بشكل كبير على جودة الأجزاء المكسوة. تشمل معلمات العملية في التكسية بالليزر بشكل أساسي طاقة الليزر وقطر البقعة وكمية إزالة التركيز وسرعة تغذية المسحوق وسرعة المسح ودرجة حرارة حوض المنصهر وما إلى ذلك، والتي لها تأثير كبير على معدل التخفيف والتشقق وخشونة السطح وتماسك أجزاء التكسية. في الوقت نفسه، تؤثر كل معلمة أيضًا على بعضها البعض، وهي عملية معقدة للغاية. يجب اعتماد طرق تحكم مناسبة للتحكم في العوامل المؤثرة المختلفة ضمن النطاق المسموح به لعملية التكسية.
مباشرليزر معدني Sبينعمل(DMLS)
هناك عادة طريقتين لـإس إل إسلتصنيع الأجزاء المعدنية، تُستخدم الطريقة غير المباشرة، وهي SLS لمسحوق المعدن المطلي بالبوليمر؛ والطريقة المباشرة، وهي التلبيد بالليزر المعدني المباشر (DMLS). منذ إجراء أبحاث التلبيد بالليزر المباشر لمسحوق المعدن في جامعة تشاتوفسي في لوفن عام ١٩٩١، يُعد التلبيد المباشر لمسحوق المعدن لتشكيل أجزاء ثلاثية الأبعاد باستخدام عملية SLS أحد الأهداف الرئيسية للنماذج الأولية السريعة. بالمقارنة مع تقنية SLS غير المباشرة، تتميز عملية DMLS بميزة رئيسية تتمثل في الاستغناء عن خطوات المعالجة المسبقة واللاحقة المكلفة والمستهلكة للوقت.
سمات من DMLS
كفرع من تكنولوجيا SLS، تعتمد تكنولوجيا DMLS بشكل أساسي على نفس المبدأ. ومع ذلك، يصعب تشكيل أجزاء معدنية ذات أشكال معقدة بدقة باستخدام تكنولوجيا DMLS. في التحليل النهائي، يعود ذلك أساسًا إلى تأثير "الكروية" وتشوه التلبيد لمسحوق المعدن في DMLS. الكرويّة هي ظاهرة يتحول فيها شكل سطح سائل المعدن المنصهر إلى سطح كروي تحت تأثير التوتر السطحي بين المعدن السائل والوسط المحيط به، وذلك لجعل النظام المكون من سطح سائل المعدن المنصهر وسطح الوسط المحيط به بأقل قدر من الطاقة الحرة. ستجعل الكرويّة مسحوق المعدن غير قادر على التصلب بعد الصهر لتشكيل بركة منصهرة متصلة وناعمة، وبالتالي تكون الأجزاء المشكلة فضفاضة ومسامية، مما يؤدي إلى فشل القالب. نظرًا للزوجة العالية نسبيًا لمسحوق المعدن أحادي المكون في مرحلة التلبيد بالطور السائل، فإن تأثير "التكور" يكون خطيرًا للغاية، وغالبًا ما يكون القطر الكروي أكبر من قطر جزيئات المسحوق، مما يؤدي إلى كثرة المسام في الأجزاء الملبدة. لذلك، فإن DMLS لمسحوق المعدن أحادي المكون يعاني من عيوب عملية واضحة، وغالبًا ما يتطلب معالجة لاحقة، وليس "التلبيد المباشر" الفعلي.
للتغلب على ظاهرة "التكور" لمسحوق المعدن أحادي المكون DMLS وعيوب العملية الناتجة عنه مثل تشوه التلبيد والكثافة السائبة، يمكن تحقيق ذلك عمومًا باستخدام مساحيق معدنية متعددة المكونات ذات نقاط انصهار مختلفة أو باستخدام مساحيق ما قبل السبائك. يتكون نظام مسحوق المعدن متعدد المكونات عمومًا من معادن ذات نقطة انصهار عالية ومعادن ذات نقطة انصهار منخفضة وبعض العناصر المضافة. يمكن لمسحوق المعدن ذو نقطة الانصهار العالية، كمعدن هيكلي، أن يحتفظ بجوهره الصلب في DMLS. يُستخدم مسحوق المعدن ذو نقطة الانصهار المنخفضة كمعدن رابط، والذي يُصهر في DMLS لتكوين طور سائل، ويغلف الطور السائل الناتج جزيئات المعدن في الطور الصلب ويبللها ويربطها لتحقيق تكثيف التلبيد.
باعتبارها شركة رائدة في الصينخدمة الطباعة ثلاثية الأبعادصناعة،جسادثلاثي الأبعاد لن ننسى نيتها الأصلية، وزيادة الاستثمار والابتكار وتطوير المزيد من التقنيات، ونعتقد أنها ستجلب تجربة الطباعة ثلاثية الأبعاد الجديدة للجمهور.
المساهم: سامي
