Teknologjia e prodhimit të aditivëve lazer (AM), me avantazhet e saj të saktësisë së lartë të prodhimit, fleksibilitetit të fortë dhe shkallës së lartë të automatizimit, përdoret gjerësisht në prodhimin e komponentëve kyç në fusha të tilla si automobila, mjekësia, hapësira ajrore, etj. (të tilla si raketa grykat e karburantit, kllapat e antenave satelitore, implantet njerëzore, etj.). Kjo teknologji mund të përmirësojë shumë performancën e kombinimit të pjesëve të printuara përmes prodhimit të integruar të strukturës dhe performancës së materialit. Aktualisht, teknologjia e prodhimit të aditivëve lazer në përgjithësi miraton një rreze të fokusuar Gaussian me një qendër të lartë dhe shpërndarje energjie me skaj të ulët. Megjithatë, shpesh gjeneron gradient të lartë termik në shkrirje, duke çuar në formimin e mëvonshëm të poreve dhe kokrrave të trashë. Teknologjia e formësimit të rrezeve është një metodë e re për të zgjidhur këtë problem, e cila përmirëson efikasitetin dhe cilësinë e printimit duke rregulluar shpërndarjen e energjisë së rrezeve lazer.
Krahasuar me zbritjen tradicionale dhe prodhimin ekuivalent, teknologjia e prodhimit të aditivëve metalikë ka përparësi të tilla si koha e shkurtër e ciklit të prodhimit, saktësia e lartë e përpunimit, shkalla e lartë e përdorimit të materialit dhe performanca e përgjithshme e mirë e pjesëve. Prandaj, teknologjia e prodhimit të aditivëve metalikë përdoret gjerësisht në industri të tilla si hapësira ajrore, armët dhe pajisjet, energjia bërthamore, biofarmaceutikë dhe automobila. Bazuar në parimin e grumbullimit diskret, prodhimi i aditivëve metalikë përdor një burim energjie (si lazer, hark ose rreze elektronike) për të shkrirë pluhurin ose telin, dhe më pas i grumbullon ato shtresë pas shtrese për të prodhuar komponentin e synuar. Kjo teknologji ka avantazhe të rëndësishme në prodhimin e grupeve të vogla, strukturave komplekse ose pjesëve të personalizuara. Materialet që nuk mund të përpunohen ose janë të vështira për t'u përpunuar duke përdorur teknika tradicionale janë gjithashtu të përshtatshme për t'u përgatitur duke përdorur metoda të prodhimit të aditivëve. Për shkak të avantazheve të mësipërme, teknologjia e prodhimit të aditivëve ka tërhequr vëmendjen e gjerë nga studiuesit brenda dhe jashtë vendit. Në dekadat e fundit, teknologjia e prodhimit të aditivëve ka bërë përparim të shpejtë. Për shkak të automatizimit dhe fleksibilitetit të pajisjeve të prodhimit të aditivëve lazer, si dhe avantazheve gjithëpërfshirëse të densitetit të lartë të energjisë lazer dhe saktësisë së lartë të përpunimit, teknologjia e prodhimit të aditivëve lazer është zhvilluar më shpejt në mesin e tre teknologjive të prodhimit të aditivëve metalikë të përmendur më lart.
Teknologjia e prodhimit të aditivëve metalikë me lazer mund të ndahet më tej në LPBF dhe DED. Figura 1 tregon një diagram tipik skematik të proceseve LPBF dhe DED. Procesi LPBF, i njohur gjithashtu si Shkrirja me Laser Selektiv (SLM), mund të prodhojë komponentë komplekse metalike duke skanuar rrezet lazer me energji të lartë përgjatë një rruge fikse në sipërfaqen e një shtrati pluhuri. Më pas, pluhuri shkrihet dhe ngurtësohet shtresë pas shtrese. Procesi DED përfshin kryesisht dy procese printimi: depozitimin e shkrirjes me lazer dhe prodhimin e aditivëve të ushqyerjes me tela lazer. Të dyja këto teknologji mund të prodhojnë dhe riparojnë drejtpërdrejt pjesë metalike duke ushqyer në mënyrë sinkron pluhur metalik ose tela. Krahasuar me LPBF, DED ka produktivitet më të lartë dhe zonë më të madhe prodhimi. Përveç kësaj, kjo metodë mund të përgatisë me lehtësi materiale të përbëra dhe materiale të klasifikuara funksionalisht. Megjithatë, cilësia e sipërfaqes së pjesëve të printuara nga DED është gjithmonë e dobët, dhe përpunimi i mëpasshëm nevojitet për të përmirësuar saktësinë dimensionale të komponentit të synuar.
Në procesin aktual të prodhimit të aditivëve lazer, rrezja Gaussian e fokusuar është zakonisht burimi i energjisë. Megjithatë, për shkak të shpërndarjes së saj unike të energjisë (qendra e lartë, skaji i ulët), ka të ngjarë të shkaktojë gradient të lartë termik dhe paqëndrueshmëri të pishinës së shkrirjes. Rezulton në cilësi të dobët të formimit të pjesëve të printuara. Përveç kësaj, nëse temperatura qendrore e pishinës së shkrirë është shumë e lartë, do të shkaktojë avullimin e elementëve metalikë me pikën e ulët të shkrirjes, duke përkeqësuar më tej paqëndrueshmërinë e procesit LBPF. Prandaj, me një rritje të porozitetit, vetitë mekanike dhe jetëgjatësia e lodhjes së pjesëve të printuara reduktohen ndjeshëm. Shpërndarja e pabarabartë e energjisë e rrezeve Gaussian gjithashtu çon në efikasitet të ulët të përdorimit të energjisë lazer dhe humbje të tepërt të energjisë. Për të arritur një cilësi më të mirë printimi, studiuesit kanë filluar të eksplorojnë kompensimin e defekteve të rrezeve Gaussian duke modifikuar parametrat e procesit si fuqia lazer, shpejtësia e skanimit, trashësia e shtresës së pluhurit dhe strategjia e skanimit, në mënyrë që të kontrollojnë mundësinë e futjes së energjisë. Për shkak të dritares shumë të ngushtë të përpunimit të kësaj metode, kufizimet fizike fikse kufizojnë mundësinë e optimizimit të mëtejshëm. Për shembull, rritja e fuqisë lazer dhe shpejtësia e skanimit mund të arrijë efikasitet të lartë prodhimi, por shpesh vjen me koston e sakrifikimit të cilësisë së printimit. Vitet e fundit, ndryshimi i shpërndarjes së energjisë lazer përmes strategjive të formësimit të rrezeve mund të përmirësojë ndjeshëm efikasitetin e prodhimit dhe cilësinë e printimit, gjë që mund të bëhet drejtimi i ardhshëm i zhvillimit të teknologjisë së prodhimit të aditivëve lazer. Teknologjia e formësimit të rrezes në përgjithësi i referohet rregullimit të shpërndarjes së frontit të valës së rrezes hyrëse për të marrë shpërndarjen e intensitetit të dëshiruar dhe karakteristikat e përhapjes. Aplikimi i teknologjisë së formësimit të rrezeve në teknologjinë e prodhimit të aditivëve metalikë është paraqitur në Figurën 2.
Aplikimi i teknologjisë së formësimit të rrezeve në prodhimin e aditivëve lazer
Mangësitë e shtypjes tradicionale me rreze Gaussian
Në teknologjinë e prodhimit të aditivëve me lazer metalikë, shpërndarja e energjisë e rrezes lazer ka një ndikim të rëndësishëm në cilësinë e pjesëve të printuara. Megjithëse trarët Gaussian janë përdorur gjerësisht në pajisjet e prodhimit të aditivëve metalikë me lazer, ato vuajnë nga të meta serioze si cilësia e paqëndrueshme e printimit, shfrytëzimi i ulët i energjisë dhe dritaret e ngushta të procesit në procesin e prodhimit të aditivëve. Midis tyre, procesi i shkrirjes së pluhurit dhe dinamika e pishinës së shkrirë gjatë procesit të aditivit me lazer metalik janë të lidhura ngushtë me trashësinë e shtresës së pluhurit. Për shkak të pranisë së zonave të spërkatjes së pluhurit dhe erozionit, trashësia aktuale e shtresës së pluhurit është më e lartë se pritshmëria teorike. Së dyti, kolona e avullit shkaktoi spërkatjet kryesore të avionit prapa. Avulli i metalit përplaset me murin e pasmë për të formuar spërkatje, të cilat spërkaten përgjatë murit të përparmë pingul me zonën konkave të pishinës së shkrirë (siç tregohet në figurën 3). Për shkak të ndërveprimit kompleks midis rrezes së lazerit dhe spërkatjeve, spërkatjet e nxjerra mund të ndikojnë seriozisht në cilësinë e printimit të shtresave të pluhurit pasues. Përveç kësaj, formimi i vrimave të çelësave në pishinën e shkrirjes gjithashtu ndikon seriozisht në cilësinë e pjesëve të printuara. Poret e brendshme të pjesës së printuar shkaktohen kryesisht nga vrimat e paqëndrueshme të mbylljes.
Mekanizmi i formimit të defekteve në teknologjinë e formimit të rrezeve
Teknologjia e formësimit të rrezeve mund të arrijë përmirësimin e performancës në dimensione të shumta njëkohësisht, gjë që është e ndryshme nga trarët Gaussian që përmirësojnë performancën në një dimension me koston e sakrifikimit të dimensioneve të tjera. Teknologjia e formësimit të rrezeve mund të rregullojë me saktësi shpërndarjen e temperaturës dhe karakteristikat e rrjedhës së pishinës së shkrirjes. Duke kontrolluar shpërndarjen e energjisë lazer, fitohet një pishinë relativisht e qëndrueshme e shkrirë me një gradient të vogël të temperaturës. Shpërndarja e përshtatshme e energjisë lazer është e dobishme për të shtypur porozitetin dhe defektet e spërkatjes, dhe për të përmirësuar cilësinë e printimit me lazer në pjesët metalike. Mund të arrijë përmirësime të ndryshme në efikasitetin e prodhimit dhe përdorimin e pluhurit. Në të njëjtën kohë, teknologjia e formësimit të rrezeve na ofron më shumë strategji përpunimi, duke çliruar në masë të madhe lirinë e projektimit të procesit, që është një përparim revolucionar në teknologjinë e prodhimit të aditivëve lazer.
Koha e postimit: Shkurt-28-2024
