התכת קרן אלקטרונים(EBM)
התכה סלקטיבית של קרן אלקטרונים (EBSM) עִקָרוֹן
בדומה לסינטור סלקטיבי בלייזר והתכת לייזר סלקטיביתתהליכים, טכנולוגיית התכה סלקטיבית של אלומת אלקטרונים (EBSM) היא טכנולוגיית ייצור מהירה המשתמשת באלומות אלקטרונים בעלות אנרגיה גבוהה ומהירות גבוהה כדי להפציץ באופן סלקטיבי אבקת מתכת, ובכך להמיס וליצור חומרי אבקה.
תהליך ה-EBSM הטכנולוגיה היא כדלקמן: ראשית, מורחים שכבת אבקה על מישור פיזור האבקה; לאחר מכן, תחת בקרת מחשב, קרן האלקטרונים מותכת באופן סלקטיבי בהתאם למידע של פרופיל החתך, ואבקת המתכת מותכת יחד, מחוברת לחלק המעוצב שמתחת, ונערמת שכבה אחר שכבה עד שכל החלק נמס לחלוטין; לבסוף, עודפי האבקה מוסרים כדי לקבל את המוצר התלת-ממדי הרצוי. אות הסריקה בזמן אמת של המחשב העליון מועבר לעול ההסטה לאחר המרה דיגיטלית-לאנלוגית והגברת הספק, וקרן האלקטרונים מוסת תחת פעולת השדה המגנטי שנוצר על ידי מתח ההסטה המתאים כדי להשיג התכה סלקטיבית. לאחר יותר מעשר שנות מחקר, נמצא כי כמה פרמטרי תהליך כגון זרם קרן אלקטרונים, זרם מיקוד, זמן פעולה, עובי אבקה, מתח תאוצה ומצב סריקה מבוצעים בניסויים אורתוגונליים. לזמן הפעולה יש את ההשפעה הגדולה ביותר על העיצוב.
יתרונותשל EBSM
טכנולוגיית עיצוב מתכת ישיר באמצעות אלומת אלקטרונים משתמשת בקרני אלקטרונים בעלות אנרגיה גבוהה כמקור חום לעיבוד. עיצוב סריקה יכול להתבצע ללא אינרציה מכנית על ידי מניפולציה של סליל ההסטה המגנטית, וסביבת הוואקום של אלומת האלקטרונים יכולה גם למנוע חמצון של אבקת מתכת במהלך סינטור או התכה בפאזה נוזלית. בהשוואה ללייזר, לאלומת אלקטרונים יש יתרונות של שיעור ניצול אנרגיה גבוה, עומק פעולה גדול, שיעור ספיגת חומר גבוה, יציבות ועלויות תפעול ותחזוקה נמוכות. היתרונות של טכנולוגיית EBM כוללים יעילות עיצוב גבוהה, עיוות חלק נמוך, חוסר צורך בתמיכה מתכתית במהלך תהליך העיצוב, מיקרו-מבנה צפוף יותר וכן הלאה. בקרת ההסטה והמיקוד של אלומת האלקטרונים מהירה ורגישה יותר. ההסטה של הלייזר מחייבת שימוש במראה רוטטת, ומהירות הסיבוב של המראה הרוטטת מהירה ביותר כאשר הלייזר סורק במהירויות גבוהות. כאשר עוצמת הלייזר מוגברת, הגלוונומטר דורש מערכת קירור מורכבת יותר, ומשקלו עולה משמעותית. כתוצאה מכך, בעת שימוש בסריקה בעלת עוצמה גבוהה יותר, מהירות הסריקה של הלייזר תהיה מוגבלת. בעת סריקת טווח עיצוב גדול, שינוי אורך המוקד של הלייזר הוא גם קשה. ההסטה והמיקוד של קרן האלקטרונים מושגות על ידי שדה מגנטי. ניתן לשלוט במהירות וברגישות בהסטה ובאורך המיקוד של קרן האלקטרונים על ידי שינוי עוצמת וכיוון האות החשמלי. מערכת מיקוד ההסטה של קרן האלקטרונים לא תופרע על ידי אידוי מתכת. בעת התכת מתכת באמצעות לייזרים וקורות אלקטרונים, אדי המתכת יתפזרו בכל חלל העיצוב ויצפו את פני השטח של כל עצם במגע עם שכבת מתכת. ההסטה והמיקוד של קרן האלקטרונים מתבצעים כולם בשדה מגנטי, כך שהם לא יושפעו מאידוי מתכת; מכשירים אופטיים כמו גלוונומטרים של לייזר מזוהמים בקלות על ידי אידוי.
לייזר מיטל תַצהִיר(LMD)
שיטת לייזר למתכת (LMD) הוצעה לראשונה על ידי המעבדה הלאומית סנדיה בארצות הברית בשנות ה-90, ולאחר מכן פותחה בהדרגה בחלקים רבים של העולם. מאחר שאוניברסיטאות ומוסדות רבים עורכים מחקרים באופן עצמאי, לטכנולוגיה זו ישנם שמות רבים, למרות שהשמות אינם זהים, אך עקרונותיהם זהים בעצם. במהלך תהליך היציקה, האבקה נאספת על מישור העבודה דרך הפיה, וגם קרן הלייזר נאספת לנקודה זו, ונקודות הפעולה של האבקה והאור חופפות, וישות החיפוי המוערמת מתקבלת על ידי תנועה דרך שולחן העבודה או הפיה.
טכנולוגיית עדשות משתמש בלייזרים ברמת קילוואט. בשל נקודת המיקוד הגדולה של הלייזר, בדרך כלל יותר מ-1 מ"מ, למרות שניתן להשיג ישויות מתכת צפופות הקשורות במטלורגיה, דיוק הממדים וגימור פני השטח שלהם אינם טובים במיוחד, ונדרש עיבוד שבבי נוסף לפני השימוש. חיפוי לייזר הוא תהליך מתכות פיזיקלי וכימי מורכב, ולפרמטרים של תהליך החיפוי יש השפעה רבה על איכות החלקים המצופים. פרמטרי התהליך בחיפוי לייזר כוללים בעיקר עוצמת לייזר, קוטר נקודה, כמות דה-פוקוס, מהירות הזנת אבקה, מהירות סריקה, טמפרטורת בריכת המותך וכו', אשר משפיעים רבות על קצב הדילול, הסדק, חספוס פני השטח והקומפקטיות של חלקי החיפוי. יחד עם זאת, כל פרמטר משפיע גם הוא זה על זה, וזהו תהליך מורכב מאוד. יש לאמץ שיטות בקרה מתאימות כדי לשלוט בגורמי השפעה שונים בטווח המותר של תהליך החיפוי.
יָשִׁירלייזר מתכת Sבֵּיןאינג(DMLS)
בדרך כלל ישנן שתי שיטות עבורSLSלייצור חלקי מתכת, אחת היא השיטה העקיפה, כלומר, SLS של אבקת מתכת מצופה פולימר; השנייה היא השיטה הישירה, כלומר, סינטור לייזר ישיר של מתכת (DMLS). מאז המחקר על סינטור לייזר ישיר של אבקת מתכת בוצע באוניברסיטת צ'טופסי בלובנה בשנת 1991, סינטור ישיר של אבקת מתכת ליצירת חלקים תלת-ממדיים בתהליך SLS היא אחת המטרות הסופיות של ייצור אב טיפוס מהיר. בהשוואה לטכנולוגיית SLS עקיפה, היתרון העיקרי של תהליך DMLS הוא ביטול שלבי תהליך טיפול מקדים וטיפול לאחר טיפול יקרים וגוזלי זמן.
תכונות של DMLS
כענף של טכנולוגיית SLS, טכנולוגיית DMLS פועלת בעיקרון על אותו עיקרון. עם זאת, קשה לעצב במדויק חלקי מתכת בעלי צורות מורכבות באמצעות טכנולוגיית DMLS. בסופו של דבר, הדבר נובע בעיקר מאפקט ה"ספרואידיזציה" ועיוות הסינטור של אבקת מתכת ב-DMLS. ספרואידיזציה היא תופעה שבה צורת פני השטח של נוזל המתכת המותכת הופכת למשטח כדורי תחת מתח בין המתכת הנוזלית לתווך שמסביב, על מנת ליצור מערכת המורכבת מפני השטח של נוזל המתכת המותכת ומפני השטח של התווך שמסביב עם אנרגיה חופשית מינימלית. ספרואידיזציה תגרום לאבקת המתכת לא להיות מסוגלת להתמצק לאחר ההיתוך וליצור בריכת מותכת רציפה וחלקה, כך שהחלקים המעוצבים רופפים ונקבוביים, מה שמוביל לכשל ביציקה. בשל הצמיגות הגבוהה יחסית של אבקת מתכת חד-רכיבית בשלב הסינטור בפאזה הנוזלית, אפקט ה"ספרואידיזציה" חמור במיוחד, והקוטר הכדורי לרוב גדול מקוטר חלקיקי האבקה, מה שמוביל למספר רב של נקבוביות בחלקים המסונטרים. לכן, ל-DMLS של אבקת מתכת חד-רכיבית יש פגמים ברורים בתהליך, ולעתים קרובות דורש טיפול לאחר מכן, לא את התחושה האמיתית של "סינטור ישיר".
על מנת להתגבר על תופעת ה"ספרואידיזציה" של אבקת מתכת חד-רכיבית DMLS ופגמי התהליך הנובעים ממנה, כגון עיוות סינטור וצפיפות רופפת, ניתן להשיג זאת בדרך כלל באמצעות אבקות מתכת רב-רכיביות עם נקודות התכה שונות או באמצעות אבקות סגסוגת מקדימה. מערכת אבקת המתכת הרב-רכיבית מורכבת בדרך כלל ממתכות בעלות נקודת התכה גבוהה, מתכות בעלות נקודת התכה נמוכה וכמה יסודות נוספים. אבקת המתכת בעלת נקודת ההתכה הגבוהה כמתכת השלד יכולה לשמור על הליבה המוצקה שלה ב-DMLS. אבקת המתכת בעלת נקודת ההתכה הנמוכה משמשת כמתכת קישור, אשר מותכת ב-DMLS ליצירת פאזה נוזלית, והפאזה הנוזלית המתקבלת מצפה, מרטיבה וקושרת את חלקיקי המתכת בשלב המוצק כדי להשיג צפיפות סינטורית.
כחברה מובילה בסיןשירות הדפסה תלת-ממדיתתַעֲשִׂיָה,JSADDתלת-ממד לא ישכח את כוונתה המקורית, יגדיל השקעות, יחדש ויפתח טכנולוגיות נוספות, ויאמין שזה יביא חוויית הדפסה תלת-ממדית חדשה לציבור.
תורם: סמי
