การหลอมละลายของลำแสงอิเล็กตรอน(อีบีเอ็ม)
การหลอมละลายแบบเลือกลำแสงอิเล็กตรอน (EBSM) หลักการ
คล้ายกับการเผาผนึกแบบเลเซอร์และการหลอมด้วยเลเซอร์แบบเลือกจุดกระบวนการเทคโนโลยีการหลอมโลหะแบบเลือกด้วยลำแสงอิเล็กตรอน (EBSM) เป็นเทคโนโลยีการผลิตแบบรวดเร็วที่ใช้ลำแสงอิเล็กตรอนพลังงานสูงและความเร็วสูงเพื่อยิงผงโลหะอย่างเลือกสรร จึงทำให้ผงโลหะหลอมละลายและก่อตัวเป็นวัสดุผง
กระบวนการของ EBSM เทคโนโลยีมีดังนี้: ขั้นแรกให้กระจายชั้นของผงบนระนาบการกระจายผง จากนั้นภายใต้การควบคุมของคอมพิวเตอร์ ลำแสงอิเล็กตรอนจะถูกหลอมละลายอย่างเลือกสรรตามข้อมูลของโปรไฟล์หน้าตัด และผงโลหะจะถูกหลอมละลายเข้าด้วยกัน เชื่อมติดกับชิ้นส่วนที่ขึ้นรูปด้านล่าง และกองซ้อนกันเป็นชั้นๆ จนกระทั่งชิ้นส่วนทั้งหมดหลอมละลายหมด ในที่สุด ผงส่วนเกินจะถูกกำจัดออกเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์สามมิติที่ต้องการ สัญญาณการสแกนแบบเรียลไทม์ของคอมพิวเตอร์ส่วนบนจะถูกส่งไปยังแอกการเบี่ยงเบนหลังจากการแปลงดิจิทัลเป็นแอนะล็อกและการขยายกำลัง และลำแสงอิเล็กตรอนจะถูกเบี่ยงเบนภายใต้การกระทำของสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยแรงดันไฟฟ้าการเบี่ยงเบนที่สอดคล้องกันเพื่อให้เกิดการหลอมละลายแบบเลือกสรร หลังจากการวิจัยมากกว่าสิบปี พบว่าพารามิเตอร์กระบวนการบางอย่าง เช่น กระแสลำแสงอิเล็กตรอน กระแสโฟกัส เวลาการทำงาน ความหนาของผง แรงดันไฟฟ้าเร่ง และโหมดการสแกน ถูกดำเนินการในการทดลองมุมฉาก เวลาการทำงานมีอิทธิพลสูงสุดต่อการขึ้นรูป
ข้อดีของ EBSM
เทคโนโลยีการขึ้นรูปโลหะโดยตรงด้วยลำแสงอิเล็กตรอนใช้ลำแสงอิเล็กตรอนพลังงานสูงเป็นแหล่งความร้อนในการประมวลผล การขึ้นรูปด้วยการสแกนสามารถทำได้โดยไม่ต้องใช้ความเฉื่อยทางกลโดยการควบคุมขดลวดเบี่ยงเบนแม่เหล็ก และสภาพแวดล้อมสูญญากาศของลำแสงอิเล็กตรอนยังสามารถป้องกันไม่ให้ผงโลหะถูกออกซิไดซ์ในระหว่างการหลอมเหลวหรือการหลอมเหลว เมื่อเปรียบเทียบกับเลเซอร์ ลำแสงอิเล็กตรอนมีข้อได้เปรียบของอัตราการใช้พลังงานสูง ความลึกของการกระทำขนาดใหญ่ อัตราการดูดซับวัสดุสูง ความเสถียร และต้นทุนการดำเนินงานและการบำรุงรักษาต่ำ ประโยชน์ของเทคโนโลยี EBM ได้แก่ ประสิทธิภาพการขึ้นรูปสูง การเสียรูปของชิ้นส่วนต่ำ ไม่จำเป็นต้องใช้การรองรับโลหะระหว่างกระบวนการขึ้นรูป โครงสร้างจุลภาคที่หนาแน่นกว่า และอื่นๆ การเบี่ยงเบนลำแสงอิเล็กตรอนและการควบคุมโฟกัสนั้นเร็วขึ้นและไวต่อแสงมากขึ้น การเบี่ยงเบนของเลเซอร์จำเป็นต้องใช้กระจกสั่น และความเร็วในการหมุนของกระจกสั่นนั้นเร็วมากเมื่อเลเซอร์สแกนด้วยความเร็วสูง เมื่อเพิ่มกำลังเลเซอร์ กัลวาโนมิเตอร์จะต้องใช้ระบบระบายความร้อนที่ซับซ้อนมากขึ้น และน้ำหนักจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ดังนั้น เมื่อใช้การสแกนกำลังสูง ความเร็วในการสแกนของเลเซอร์จะถูกจำกัด เมื่อสแกนช่วงการขึ้นรูปขนาดใหญ่ การเปลี่ยนความยาวโฟกัสของเลเซอร์ก็ทำได้ยากเช่นกัน การเบี่ยงเบนและโฟกัสของลำแสงอิเล็กตรอนทำได้โดยสนามแม่เหล็ก การเบี่ยงเบนและความยาวโฟกัสของลำแสงอิเล็กตรอนสามารถควบคุมได้อย่างรวดเร็วและละเอียดอ่อนโดยการเปลี่ยนความเข้มและทิศทางของสัญญาณไฟฟ้า ระบบโฟกัสการเบี่ยงเบนลำแสงอิเล็กตรอนจะไม่ถูกรบกวนจากการระเหยของโลหะ เมื่อหลอมโลหะด้วยเลเซอร์และลำแสงอิเล็กตรอน ไอของโลหะจะแพร่กระจายไปทั่วพื้นที่การขึ้นรูปและเคลือบผิวของวัตถุใดๆ ที่สัมผัสกับฟิล์มโลหะ การเบี่ยงเบนและโฟกัสของลำแสงอิเล็กตรอนทั้งหมดทำในสนามแม่เหล็ก ดังนั้นจึงจะไม่ได้รับผลกระทบจากการระเหยของโลหะ อุปกรณ์ออปติก เช่น กัลวาโนมิเตอร์เลเซอร์ จะถูกมลพิษได้ง่ายจากการระเหย
เลเซอร์มีตาล การถอดถอน(แอลเอ็มดี)
การสะสมโลหะด้วยเลเซอร์ (LMD) ถูกเสนอครั้งแรกโดยห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Sandia ในสหรัฐอเมริกาในปี 1990 และพัฒนาอย่างต่อเนื่องในหลายส่วนของโลก เนื่องจากมหาวิทยาลัยและสถาบันหลายแห่งดำเนินการวิจัยอย่างอิสระ เทคโนโลยีนี้จึงมีชื่อเรียกหลายชื่อ แม้ว่าชื่อจะไม่เหมือนกัน แต่หลักการพื้นฐานก็เหมือนกัน ในระหว่างกระบวนการขึ้นรูป ผงจะถูกเก็บรวบรวมบนระนาบการทำงานผ่านหัวฉีด และลำแสงเลเซอร์จะถูกเก็บรวบรวมที่จุดนี้เช่นกัน และจุดการกระทำของผงและแสงจะตรงกัน และจะได้เอนทิตีหุ้มที่ซ้อนกันโดยการเคลื่อนที่ผ่านโต๊ะทำงานหรือหัวฉีด
เทคโนโลยีเลนส์ ใช้เลเซอร์แบบกิโลวัตต์คลาส เนื่องจากจุดโฟกัสเลเซอร์ขนาดใหญ่ โดยทั่วไปมากกว่า 1 มม. แม้ว่าจะสามารถรับชิ้นส่วนโลหะหนาแน่นที่ยึดติดด้วยโลหะได้ แต่ความแม่นยำของมิติและการตกแต่งพื้นผิวของชิ้นส่วนเหล่านี้ไม่ดีนัก และต้องมีการกลึงเพิ่มเติมก่อนใช้งาน การหุ้มด้วยเลเซอร์เป็นกระบวนการทางโลหะวิทยาทางกายภาพและเคมีที่ซับซ้อน และพารามิเตอร์ของกระบวนการหุ้มมีอิทธิพลอย่างมากต่อคุณภาพของชิ้นส่วนที่หุ้ม พารามิเตอร์กระบวนการในการหุ้มด้วยเลเซอร์ส่วนใหญ่ได้แก่ กำลังเลเซอร์ เส้นผ่านศูนย์กลางจุด ปริมาณการเบลอ ความเร็วในการป้อนผง ความเร็วในการสแกน อุณหภูมิของแอ่งหลอมเหลว ฯลฯ ซึ่งส่งผลกระทบอย่างมากต่ออัตราการเจือจาง รอยแตก ความหยาบของพื้นผิว และความแน่นของชิ้นส่วนหุ้ม ในเวลาเดียวกัน พารามิเตอร์แต่ละพารามิเตอร์ยังส่งผลต่อกันและกัน ซึ่งเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนมาก ต้องใช้การควบคุมที่เหมาะสมเพื่อควบคุมปัจจัยที่มีอิทธิพลต่างๆ ภายในช่วงที่อนุญาตของกระบวนการหุ้ม
โดยตรงเมทัลเลเซอร์ เอสอินเตอร์กำลังทำ(ดีเอ็มเอส)
โดยปกติแล้วมีสองวิธีสำหรับเอสแอลเอสในการผลิตชิ้นส่วนโลหะ วิธีหนึ่งคือวิธีทางอ้อม นั่นคือ SLS ของผงโลหะเคลือบโพลีเมอร์ อีกวิธีหนึ่งคือวิธีโดยตรง นั่นคือ การหลอมโลหะด้วยเลเซอร์โดยตรง (DMLS) เนื่องจากการวิจัยเกี่ยวกับการหลอมโลหะด้วยเลเซอร์โดยตรงของผงโลหะได้ดำเนินการที่มหาวิทยาลัย Chatofci ในเมือง Leuvne ในปี 1991 การหลอมโลหะด้วยเลเซอร์โดยตรงเพื่อสร้างชิ้นส่วนสามมิติด้วยกระบวนการ SLS จึงเป็นหนึ่งในเป้าหมายสูงสุดของการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็ว เมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยี SLS ทางอ้อม ข้อได้เปรียบหลักของกระบวนการ DMLS คือการกำจัดขั้นตอนก่อนและหลังการบำบัดที่มีราคาแพงและใช้เวลานาน
คุณสมบัติ ของ DMLS
เนื่องจากเป็นสาขาหนึ่งของเทคโนโลยี SLS เทคโนโลยี DMLS จึงมีหลักการพื้นฐานเหมือนกัน อย่างไรก็ตาม เป็นเรื่องยากที่จะสร้างชิ้นส่วนโลหะที่มีรูปร่างซับซ้อนได้อย่างแม่นยำด้วยเทคโนโลยี DMLS ในการวิเคราะห์ขั้นสุดท้าย สาเหตุหลักคือผลของ "การทำให้เป็นทรงกลม" และการเปลี่ยนรูปจากการเผาผนึกของผงโลหะใน DMLS การทำให้เป็นทรงกลมเป็นปรากฏการณ์ที่รูปร่างพื้นผิวของของเหลวโลหะหลอมเหลวเปลี่ยนเป็นพื้นผิวทรงกลมภายใต้แรงตึงระหว่างส่วนต่อประสานระหว่างโลหะเหลวและตัวกลางโดยรอบ เพื่อทำให้ระบบประกอบด้วยพื้นผิวของของเหลวโลหะหลอมเหลวและพื้นผิวของตัวกลางโดยรอบด้วยพลังงานอิสระขั้นต่ำ การทำให้เป็นทรงกลมจะทำให้ผงโลหะไม่สามารถแข็งตัวได้หลังจากหลอมเหลวเพื่อสร้างแอ่งหลอมเหลวที่ต่อเนื่องและราบรื่น ดังนั้นชิ้นส่วนที่ขึ้นรูปจึงหลวมและมีรูพรุน ส่งผลให้การขึ้นรูปล้มเหลว เนื่องจากผงโลหะส่วนประกอบเดียวมีความหนืดค่อนข้างสูงในขั้นตอนการเผาผนึกในเฟสของเหลว เอฟเฟกต์ "ทรงกลม" จึงร้ายแรงเป็นพิเศษ และเส้นผ่านศูนย์กลางทรงกลมมักจะใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของอนุภาคผง ซึ่งทำให้มีรูพรุนจำนวนมากในชิ้นส่วนที่เผาผนึก ดังนั้น DMLS ของผงโลหะส่วนประกอบเดียวจึงมีข้อบกพร่องของกระบวนการที่ชัดเจน และมักต้องได้รับการบำบัดในภายหลัง ไม่ใช่ความรู้สึกที่แท้จริงของ "การเผาผนึกโดยตรง"
เพื่อเอาชนะปรากฏการณ์ "ทรงกลม" ของผงโลหะส่วนประกอบเดียว DMLS และข้อบกพร่องของกระบวนการที่เกิดขึ้น เช่น การเสียรูปจากการเผาผนึกและความหนาแน่นที่หลวม โดยทั่วไปแล้วสามารถทำได้โดยใช้ผงโลหะหลายส่วนประกอบที่มีจุดหลอมเหลวต่างกันหรือใช้ผงโลหะผสมล่วงหน้า ระบบผงโลหะหลายส่วนประกอบโดยทั่วไปประกอบด้วยโลหะที่มีจุดหลอมเหลวสูง โลหะที่มีจุดหลอมเหลวต่ำ และธาตุบางชนิดที่เพิ่มเข้ามา ผงโลหะที่มีจุดหลอมเหลวสูงเป็นโลหะโครงกระดูกสามารถคงแกนแข็งไว้ใน DMLS ได้ ผงโลหะที่มีจุดหลอมเหลวต่ำใช้เป็นโลหะยึดเกาะ ซึ่งจะถูกหลอมใน DMLS เพื่อสร้างเฟสของเหลว และเฟสของเหลวที่เกิดขึ้นจะเคลือบ ชุบ และเชื่อมอนุภาคโลหะในเฟสของแข็งเพื่อให้เกิดความหนาแน่นจากการเผาผนึก
ในฐานะบริษัทชั้นนำในประเทศจีนบริการพิมพ์ 3 มิติอุตสาหกรรม,เจเอสเอดีดี3 มิติ จะไม่ลืมเจตนาเดิมของตน เพิ่มการลงทุน สร้างสรรค์ และพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ๆ และเชื่อว่าจะนำประสบการณ์การพิมพ์ 3 มิติใหม่ๆ สู่สาธารณะ
ผู้เขียน: แซมมี่
