การหลอมละลายของลำแสงอิเล็กตรอน(อีบีเอ็ม)
การหลอมแบบเลือกลำแสงอิเล็กตรอน (EBSM) หลักการ
คล้ายกับการเผาผนึกแบบเลือกด้วยเลเซอร์และการหลอมด้วยเลเซอร์แบบเลือกจุดกระบวนการเทคโนโลยีการหลอมแบบเลือกด้วยลำแสงอิเล็กตรอน (EBSM) เป็นเทคโนโลยีการผลิตแบบรวดเร็วที่ใช้ลำแสงอิเล็กตรอนพลังงานสูงและความเร็วสูงในการยิงผงโลหะอย่างเลือกสรร จึงทำให้สามารถหลอมและขึ้นรูปวัสดุผงได้
กระบวนการของ EBSM เทคโนโลยีมีดังนี้: ขั้นแรก โรยผงลงบนระนาบการโรยผง จากนั้น ภายใต้การควบคุมของคอมพิวเตอร์ ลำแสงอิเล็กตรอนจะถูกหลอมละลายอย่างเลือกสรรตามข้อมูลของหน้าตัด จากนั้นผงโลหะจะถูกหลอมรวมเข้าด้วยกัน เชื่อมติดกับชิ้นส่วนที่ขึ้นรูปด้านล่าง และกองซ้อนกันเป็นชั้นๆ จนกระทั่งชิ้นส่วนทั้งหมดหลอมละลายหมด ในขั้นตอนสุดท้าย ผงส่วนเกินจะถูกกำจัดออกเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์สามมิติตามที่ต้องการ สัญญาณการสแกนแบบเรียลไทม์จากคอมพิวเตอร์ส่วนบนจะถูกส่งไปยังแอกการโก่งหลังจากการแปลงดิจิทัลเป็นแอนะล็อกและการขยายกำลัง และลำแสงอิเล็กตรอนจะถูกโก่งภายใต้อิทธิพลของสนามแม่เหล็กที่เกิดจากแรงดันการโก่งที่สอดคล้องกัน เพื่อให้เกิดการหลอมละลายอย่างเลือกสรร หลังจากการวิจัยมากกว่าสิบปี พบว่าพารามิเตอร์กระบวนการบางอย่าง เช่น กระแสลำแสงอิเล็กตรอน กระแสโฟกัส เวลาการทำงาน ความหนาของผง แรงดันเร่ง และโหมดการสแกน ได้ถูกนำไปใช้ในการทดลองแบบตั้งฉาก เวลาการทำงานมีอิทธิพลสูงสุดต่อการขึ้นรูป
ข้อดีของ EBSM
เทคโนโลยีการขึ้นรูปโลหะโดยตรงด้วยลำแสงอิเล็กตรอนใช้ลำแสงอิเล็กตรอนพลังงานสูงเป็นแหล่งความร้อนในกระบวนการ การขึ้นรูปแบบสแกนสามารถทำได้โดยปราศจากความเฉื่อยเชิงกล โดยการควบคุมขดลวดแม่เหล็ก และสภาพแวดล้อมสุญญากาศของลำแสงอิเล็กตรอนยังสามารถป้องกันผงโลหะจากการออกซิไดซ์ในระหว่างการเผาหรือการหลอมเหลว เมื่อเทียบกับเลเซอร์ ลำแสงอิเล็กตรอนมีข้อได้เปรียบในด้านอัตราการใช้พลังงานสูง ความลึกในการขึ้นรูปสูง อัตราการดูดซับวัสดุสูง ความเสถียร และต้นทุนการดำเนินงานและการบำรุงรักษาต่ำ ประโยชน์ของเทคโนโลยี EBM ได้แก่ ประสิทธิภาพการขึ้นรูปสูง การเสียรูปของชิ้นส่วนต่ำ ไม่จำเป็นต้องใช้โลหะรองรับระหว่างกระบวนการขึ้นรูป โครงสร้างจุลภาคที่หนาแน่นขึ้น และอื่นๆ การควบคุมการเบี่ยงเบนและโฟกัสของลำแสงอิเล็กตรอนทำได้รวดเร็วและมีความไวมากขึ้น การเบี่ยงเบนของเลเซอร์จำเป็นต้องใช้กระจกสั่น และความเร็วในการหมุนของกระจกสั่นจะเร็วมากเมื่อเลเซอร์สแกนด้วยความเร็วสูง เมื่อกำลังเลเซอร์เพิ่มขึ้น กัลวาโนมิเตอร์จำเป็นต้องใช้ระบบระบายความร้อนที่ซับซ้อนมากขึ้น และน้ำหนักของมันก็เพิ่มขึ้นอย่างมาก ดังนั้น เมื่อใช้การสแกนกำลังสูง ความเร็วในการสแกนของเลเซอร์จะถูกจำกัด เมื่อสแกนในช่วงการขึ้นรูปที่กว้าง การเปลี่ยนความยาวโฟกัสของเลเซอร์ก็ทำได้ยากเช่นกัน การเบี่ยงเบนและการโฟกัสของลำแสงอิเล็กตรอนทำได้โดยสนามแม่เหล็ก สามารถควบคุมการเบี่ยงเบนและการโฟกัสของลำแสงอิเล็กตรอนได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำโดยการเปลี่ยนความเข้มและทิศทางของสัญญาณไฟฟ้า ระบบโฟกัสการเบี่ยงเบนลำแสงอิเล็กตรอนจะไม่ถูกรบกวนจากการระเหยของโลหะ เมื่อหลอมโลหะด้วยเลเซอร์และลำแสงอิเล็กตรอน ไอโลหะจะแพร่กระจายไปทั่วพื้นที่การขึ้นรูปและเคลือบผิวของวัตถุใดๆ ที่สัมผัสกับฟิล์มโลหะ การเบี่ยงเบนและการโฟกัสของลำแสงอิเล็กตรอนทั้งหมดเกิดขึ้นในสนามแม่เหล็ก จึงไม่ได้รับผลกระทบจากการระเหยของโลหะ อุปกรณ์ออปติคัล เช่น เลเซอร์กัลวาโนมิเตอร์ มักถูกปนเปื้อนจากการระเหยได้ง่าย
เลเซอร์มีตาล การถอดถอน(แอลเอ็มดี)
การสะสมโลหะด้วยเลเซอร์ (LMD) ได้รับการเสนอครั้งแรกโดยห้องปฏิบัติการแห่งชาติซานเดียในสหรัฐอเมริกาในช่วงทศวรรษ 1990 และได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่องในหลายส่วนของโลก เนื่องจากมหาวิทยาลัยและสถาบันหลายแห่งดำเนินการวิจัยอย่างอิสระ เทคโนโลยีนี้จึงมีชื่อเรียกหลายชื่อ แม้ว่าชื่อจะไม่เหมือนกัน แต่หลักการพื้นฐานก็เหมือนกัน ในระหว่างกระบวนการขึ้นรูป ผงจะถูกรวบรวมบนระนาบการทำงานผ่านหัวฉีด และลำแสงเลเซอร์จะถูกรวบรวมจนถึงจุดนี้ จุดที่เกิดปฏิกิริยาระหว่างผงและแสงจะตรงกัน และองค์ประกอบที่ซ้อนกันจะเกิดขึ้นโดยการเคลื่อนผ่านโต๊ะทำงานหรือหัวฉีด
เทคโนโลยีเลนส์ ใช้เลเซอร์ระดับกิโลวัตต์ เนื่องจากจุดโฟกัสเลเซอร์มีขนาดใหญ่ โดยทั่วไปมากกว่า 1 มม. แม้ว่าจะสามารถสร้างชิ้นส่วนโลหะที่มีความหนาแน่นสูงที่ยึดติดด้วยโลหะได้ แต่ความแม่นยำของมิติและผิวสำเร็จของชิ้นส่วนเหล่านั้นยังไม่ดีนัก จึงจำเป็นต้องทำการกลึงเพิ่มเติมก่อนใช้งาน การหุ้มด้วยเลเซอร์เป็นกระบวนการทางโลหะวิทยาที่ซับซ้อนทั้งทางกายภาพและทางเคมี และพารามิเตอร์ต่างๆ ของกระบวนการหุ้มมีอิทธิพลอย่างมากต่อคุณภาพของชิ้นส่วนที่หุ้ม พารามิเตอร์ของกระบวนการในการหุ้มด้วยเลเซอร์ส่วนใหญ่ประกอบด้วย กำลังเลเซอร์ เส้นผ่านศูนย์กลางจุด ปริมาณการเบลอ ความเร็วในการป้อนผง ความเร็วในการสแกน อุณหภูมิของแอ่งหลอมเหลว ฯลฯ ซึ่งส่งผลกระทบอย่างมากต่ออัตราการเจือจาง รอยแตก ความหยาบของพื้นผิว และความแน่นของชิ้นส่วนที่หุ้ม ในขณะเดียวกัน พารามิเตอร์แต่ละอย่างก็ส่งผลต่อกันและกัน ซึ่งเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนมาก จำเป็นต้องมีวิธีการควบคุมที่เหมาะสมเพื่อควบคุมปัจจัยต่างๆ ที่มีอิทธิพลภายในขอบเขตที่อนุญาตของกระบวนการหุ้ม
โดยตรงเมทัลเลเซอร์ เอสอินเตอร์กำลังทำ(ดีเอ็มแอลเอส)
โดยปกติจะมีสองวิธีสำหรับเอสแอลเอสในการผลิตชิ้นส่วนโลหะ วิธีหนึ่งคือวิธีทางอ้อม นั่นคือ SLS ของผงโลหะเคลือบโพลีเมอร์ และอีกวิธีหนึ่งคือวิธีทางตรง นั่นคือ การเผาผนึกโลหะด้วยเลเซอร์โดยตรง (DMLS) นับตั้งแต่มีการวิจัยเกี่ยวกับการเผาผนึกผงโลหะด้วยเลเซอร์โดยตรงที่มหาวิทยาลัย Chatofci ในเมือง Leuvne ในปี พ.ศ. 2534 การเผาผนึกผงโลหะโดยตรงเพื่อสร้างชิ้นส่วนสามมิติด้วยกระบวนการ SLS จึงเป็นหนึ่งในเป้าหมายสูงสุดของการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็ว เมื่อเทียบกับเทคโนโลยี SLS ทางอ้อม ข้อได้เปรียบหลักของกระบวนการ DMLS คือการขจัดขั้นตอนก่อนและหลังการบำบัดที่มีค่าใช้จ่ายสูงและใช้เวลานาน
คุณสมบัติ ของ DMLS
ในฐานะสาขาหนึ่งของเทคโนโลยี SLS เทคโนโลยี DMLS มีหลักการพื้นฐานเดียวกัน อย่างไรก็ตาม การขึ้นรูปชิ้นส่วนโลหะที่มีรูปร่างซับซ้อนได้อย่างแม่นยำด้วยเทคโนโลยี DMLS เป็นเรื่องยาก ในการวิเคราะห์ขั้นสุดท้าย สาเหตุหลักมาจากปรากฏการณ์ “ทรงกลม” (spheroidization effect) และการเสียรูปจากการเผาผนึกของผงโลหะใน DMLS ทรงกลมเป็นปรากฏการณ์ที่รูปร่างพื้นผิวของของเหลวโลหะหลอมเหลวเปลี่ยนเป็นทรงกลมภายใต้แรงตึงผิวระหว่างโลหะเหลวและตัวกลางโดยรอบ เพื่อทำให้ระบบที่ประกอบด้วยพื้นผิวของของเหลวโลหะหลอมเหลวและพื้นผิวของตัวกลางโดยรอบมีพลังงานอิสระน้อยที่สุด ทรงกลมจะทำให้ผงโลหะไม่สามารถแข็งตัวหลังจากการหลอมเหลวจนกลายเป็นแอ่งหลอมเหลวที่ต่อเนื่องและเรียบเนียน ทำให้ชิ้นส่วนที่ขึ้นรูปแล้วหลวมและมีรูพรุน ส่งผลให้เกิดความล้มเหลวในการขึ้นรูป เนื่องจากผงโลหะองค์ประกอบเดียวมีความหนืดค่อนข้างสูงในขั้นตอนการเผาผนึกในเฟสของเหลว ผลกระทบ “ทรงกลม” จึงรุนแรงเป็นพิเศษ และเส้นผ่านศูนย์กลางทรงกลมมักจะใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของอนุภาคผง ส่งผลให้มีรูพรุนจำนวนมากในชิ้นส่วนที่เผาผนึก ดังนั้น DMLS ของผงโลหะองค์ประกอบเดียวจึงมีข้อบกพร่องในกระบวนการที่เห็นได้ชัด และมักต้องผ่านกระบวนการบำบัดเพิ่มเติม ซึ่งไม่ใช่วิธีการ “เผาผนึกโดยตรง” อย่างแท้จริง
เพื่อแก้ไขปรากฏการณ์ “ทรงกลม” ของผงโลหะองค์ประกอบเดียว DMLS และข้อบกพร่องในกระบวนการที่เกิดขึ้น เช่น การเสียรูปจากการเผาผนึกและความหนาแน่นหลวม โดยทั่วไปสามารถทำได้โดยใช้ผงโลหะหลายองค์ประกอบที่มีจุดหลอมเหลวต่างกัน หรือใช้ผงโลหะผสมเบื้องต้น ระบบผงโลหะหลายองค์ประกอบโดยทั่วไปประกอบด้วยโลหะที่มีจุดหลอมเหลวสูง โลหะที่มีจุดหลอมเหลวต่ำ และธาตุผสมบางชนิด ผงโลหะที่มีจุดหลอมเหลวสูงซึ่งเป็นโลหะโครงกระดูกสามารถคงแกนแข็งไว้ใน DMLS ได้ ผงโลหะที่มีจุดหลอมเหลวต่ำจะถูกใช้เป็นโลหะยึดเกาะ ซึ่งจะถูกหลอมใน DMLS เพื่อสร้างเฟสของเหลว และเฟสของเหลวที่ได้จะเคลือบ ชุบ และยึดอนุภาคโลหะในเฟสของแข็งเพื่อให้เกิดความหนาแน่นจากการเผาผนึก
ในฐานะบริษัทชั้นนำของประเทศจีนบริการพิมพ์ 3 มิติอุตสาหกรรม,เจเอสเอดีดี3 มิติ จะไม่ลืมเจตนาเดิมของตนในการเพิ่มการลงทุน สร้างสรรค์และพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ๆ และเชื่อว่าจะนำประสบการณ์การพิมพ์ 3 มิติใหม่ๆ สู่สาธารณะ
ผู้สนับสนุน: Sammi
