Elektronkiire sulamine(EBM)
Elektronkiire selektiivne sulamine (EBSM) Põhimõte
Sarnaselt laserselektiivsele paagutamisele jaSelektiivne lasersulatusElektronkiire selektiivne sulatamise tehnoloogia (EBSM) on kiire tootmistehnoloogia, mis kasutab metallipulbri selektiivseks pommitamiseks suure energiaga ja suure kiirusega elektronkiiri, sulatades ja moodustades seeläbi pulbermaterjale.
EBSM-i protsess Tehnoloogia on järgmine: esmalt laotatakse pulbri laotustasandile kihiline pulber; seejärel sulatatakse arvuti juhtimisel elektronkiir valikuliselt vastavalt ristlõikeprofiili teabele ning metallpulber sulatatakse kokku, liimitakse allpool oleva vormitud detailiga ja kuhjatakse kiht kihi haaval, kuni kogu detail on täielikult sulanud; lõpuks eemaldatakse liigne pulber, et saada soovitud kolmemõõtmeline toode. Ülemise arvuti reaalajas skaneerimissignaal edastatakse pärast digitaal-analoogmuundamist ja võimsusvõimendust suunatule ikkele ning elektronkiir suunatakse vastava suunatule tekitatud magnetvälja toimel kõrvale, et saavutada selektiivne sulamine. Pärast enam kui kümme aastat kestnud uurimistööd on leitud, et mõned protsessiparameetrid, nagu elektronkiire vool, fokuseerimisvool, toimeaeg, pulbri paksus, kiirenduspinge ja skaneerimisrežiim, viiakse läbi ortogonaalsetes katsetes. Toimeajal on vormimisele suurim mõju.
EelisedEBSM-ist
Elektronkiire otsemetalli vormimise tehnoloogia kasutab töötlemiseks soojusallikana suure energiaga elektronkiiri. Skaneerivat vormimist saab teostada ilma mehaanilise inertsita, manipuleerides magnetilise suunamismähisega, ning elektronkiire vaakumkeskkond võib samuti takistada metallipulbri oksüdeerumist vedelfaasi paagutamise või sulatamise ajal. Võrreldes laseriga on elektronkiirel eelised kõrge energiakasutuse määr, suur toimesügavus, kõrge materjali neeldumiskiirus, stabiilsus ning madalad käitus- ja hoolduskulud. EBM-tehnoloogia eeliste hulka kuuluvad kõrge vormimise efektiivsus, väike detailide deformatsioon, metalli toestamise vajadus vormimisprotsessi ajal, tihedam mikrostruktuur jne. Elektronkiire suunamine ja fookuse juhtimine on kiirem ja tundlikum. Laseri suunamine nõuab vibreeriva peegli kasutamist ja vibreeriva peegli pöörlemiskiirus on laseri suurel kiirusel skaneerimisel äärmiselt kiire. Laseri võimsuse suurendamisel vajab galvanomeeter keerukamat jahutussüsteemi ja selle kaal suureneb märkimisväärselt. Seetõttu on suurema võimsusega skaneerimisel laseri skaneerimiskiirus piiratud. Suure vormimisvahemiku skaneerimisel on keeruline muuta ka laseri fookuskaugust. Elektronkiire suunamine ja fokuseerimine toimub magnetvälja abil. Elektronkiire suunamist ja fokuseerimise pikkust saab kiiresti ja tundlikult reguleerida elektrisignaali intensiivsuse ja suuna muutmise teel. Elektronkiire suunamise ja fokuseerimise süsteemi ei häiri metalli aurustumine. Metalli sulatamisel laserite ja elektronkiirtega hajub metalliaur kogu vormimisruumis ja katab iga metallkilega kokkupuutuva objekti pinna. Elektronkiirte suunamine ja fokuseerimine toimub kõik magnetväljas, seega metalli aurustumine neid ei mõjuta; optilised seadmed, näiteks lasergalvanomeetrid, saastuvad aurustumise tõttu kergesti.
Laser Metal Sadestumine(LMD)
Lasermetallsadestamise (LMD) tehnoloogiat pakkus esmakordselt välja Sandia riiklik labor Ameerika Ühendriikides 1990. aastatel ja seejärel arendati seda edasi paljudes maailma paikades. Kuna paljud ülikoolid ja institutsioonid viivad läbi iseseisvaid uuringuid, on sellel tehnoloogial palju nimetusi. Kuigi nimed ei ole samad, on nende põhimõte põhimõtteliselt sama. Vormimisprotsessi käigus kogutakse pulber töötlustasandile läbi düüsi ja laserkiir kogutakse samuti sellesse punkti ning pulbri ja valguse toimepunktid langevad kokku ja virnastatud kattekiht saadakse liikudes läbi töölaua või düüsi.
LÄÄTSE tehnoloogia kasutab kilovatt-klassi lasereid. Suure laserfookuspunkti tõttu, mis on üldiselt üle 1 mm, kuigi metallurgiliselt liimitud tihedaid metallüksusi on võimalik saada, ei ole nende mõõtmete täpsus ja pinnaviimistlus eriti head ning enne kasutamist on vaja täiendavat töötlemist. Laserkatmine on keeruline füüsikaline ja keemiline metallurgiline protsess ning katmisprotsessi parameetritel on suur mõju kattega osade kvaliteedile. Laserkatmise protsessi parameetrite hulka kuuluvad peamiselt laseri võimsus, täpi läbimõõt, defokuseerimise kogus, pulbri etteandekiirus, skaneerimiskiirus, sulavanni temperatuur jne, millel on suur mõju kattega osade lahjenduskiirusele, pragudele, pinna karedusele ja kompaktsusele. Samal ajal mõjutab iga parameeter ka üksteist, mis on väga keeruline protsess. Katteprotsessi lubatud vahemikus tuleb erinevate mõjutavate tegurite kontrollimiseks vastu võtta sobivad juhtimismeetodid.
OtseMetallist laser Smuumine(DMLS)
Tavaliselt on selleks kaks meetoditSLSMetalldetailide valmistamiseks on üks kaudne meetod, st polümeerkattega metallpulbri SLS; teine on otsene meetod, st otsene metalllaserpaagutamine (DMLS). Kuna metallpulbri otsese laserpaagutamise uuringud viidi läbi Chatofci ülikoolis Leuvnes 1991. aastal, on metallpulbri otsene paagutamine kolmemõõtmeliste osade moodustamiseks SLS-protsessi abil üks kiire prototüüpimise lõppeesmärke. Võrreldes kaudse SLS-tehnoloogiaga on DMLS-protsessi peamine eelis kallite ja aeganõudvate eel- ja järeltöötlusprotsessi etappide ärajätmine.
Omadused DMLS-ist
SLS-tehnoloogia haruna toimib DMLS-tehnoloogia põhimõtteliselt sama põhimõtte järgi. DMLS-tehnoloogia abil on aga keeruline täpselt vormida keeruka kujuga metalldetaile. Lõppkokkuvõttes on see peamiselt tingitud metallpulbri "sferoidiseerumise" efektist ja paagutusdeformatsioonist DMLS-is. Sferoidiseerumine on nähtus, mille puhul sulametalli vedeliku pinnakuju muutub vedela metalli ja ümbritseva keskkonna vahelise pindpinevuse mõjul sfääriliseks, moodustades süsteemi sulametalli vedeliku pinnast ja ümbritseva keskkonna pinnast minimaalse vabaenergiaga. Sferoidiseerumine muudab metallpulbri pärast sulamist kõvenemisvõimetuks, moodustades pideva ja sileda sulabasseini, mistõttu moodustunud osad on lahtised ja poorsed, mille tulemuseks on vormimise ebaõnnestumine. Ühekomponendilise metallpulbri suhteliselt kõrge viskoossuse tõttu vedelfaasi paagutamise etapis on "sferoidiseerumise" efekt eriti tõsine ning sfääriline läbimõõt on sageli suurem kui pulbriosakeste läbimõõt, mis viib paagutatud osade suure hulga poorideni. Seetõttu on ühekomponendilise metallpulbri DMLS-il ilmsed protsessivead ja see nõuab sageli edasist töötlemist, mitte aga tegelikku "otsese paagutamise" tähendust.
Ühekomponendilise metallpulbri DMLS "sferoidiseerumise" fenomeni ja sellest tulenevate protsessidefektide, näiteks paakumise deformatsiooni ja lahtise tiheduse ületamiseks saab üldiselt kasutada erineva sulamistemperatuuriga mitmekomponentseid metallpulbreid või eellegeeritud pulbreid. Mitmekomponendiline metallpulbrisüsteem koosneb üldiselt kõrge sulamistemperatuuriga metallidest, madala sulamistemperatuuriga metallidest ja mõnest lisatud elemendist. Kõrge sulamistemperatuuriga metallpulber kui skelettmetall suudab DMLS-is säilitada oma tahke tuuma. Madala sulamistemperatuuriga metallpulbrit kasutatakse sideainena, mis sulatatakse DMLS-is vedela faasi moodustamiseks ning saadud vedel faas katab, niisutab ja seob tahke faasi metallosakesi, saavutades paakumise tihendamise.
Hiina juhtiva ettevõttena3D-printimise teenustööstus,JSADD3D ei unusta oma algset kavatsust, suurendab investeeringuid, teeb uuendusi ja arendab rohkem tehnoloogiaid ning usub, et see toob avalikkusele uue 3D-printimise kogemuse.
Kaastööline: Sammi
