Laser-aditiva fabrikada (AM) teknologio, kun siaj avantaĝoj de alta fabrikada precizeco, forta fleksebleco kaj alta grado de aŭtomatigo, estas vaste uzata en la fabrikado de ŝlosilaj komponantoj en kampoj kiel aŭtomobila, medicina, aerspaca, ktp. (kiel raketofuelaj ajutoj, satelitaj antenkrampoj, homaj enplantaĵoj, ktp.). Ĉi tiu teknologio povas multe plibonigi la kombinitan rendimenton de presitaj partoj per integra fabrikado de materiala strukturo kaj rendimento. Nuntempe, laser-aditiva fabrikada ĝenerale adoptas fokusitan Gaŭsan faskon kun alta centra kaj malalta randa energidistribuo. Tamen, ĝi ofte generas altajn termikajn gradientojn en la fandita materialo, kondukante al la posta formado de poroj kaj krudaj grajnoj. La radioforma teknologio estas nova metodo por solvi ĉi tiun problemon, kiu plibonigas la pres-efikecon kaj kvaliton per alĝustigo de la distribuo de la laser-radia energio.
Kompare kun tradicia subtraho kaj ekvivalenta fabrikado, metala aldona fabrikada teknologio havas avantaĝojn kiel mallonga produktada ciklotempo, alta prilabora precizeco, alta materiala utiligofteco, kaj bona ĝenerala funkciado de partoj. Tial, metala aldona fabrikada teknologio estas vaste uzata en industrioj kiel aerspaca, armiloj kaj ekipaĵo, nuklea energio, biofarmaciaĵoj, kaj aŭtomobiloj. Bazita sur la principo de diskreta stakado, metala aldona fabrikado utiligas energifonton (kiel laseron, arkon, aŭ elektronan faskon) por fandi la pulvoron aŭ draton, kaj poste stakas ilin tavolo post tavolo por fabriki la celan komponenton. Ĉi tiu teknologio havas signifajn avantaĝojn en produktado de malgrandaj aroj, kompleksaj strukturoj, aŭ personecigitaj partoj. Materialoj, kiujn ne eblas aŭ malfacilas prilabori per tradiciaj teknikoj, ankaŭ taŭgas por preparado per aldonaj fabrikadaj metodoj. Pro la supre menciitaj avantaĝoj, aldona fabrikada teknologio altiris vastan atenton de akademiuloj kaj nacie kaj internacie. En la lastaj jardekoj, aldona fabrikada teknologio faris rapidan progreson. Pro la aŭtomatigo kaj fleksebleco de laseraj aldonaj fabrikadaj ekipaĵoj, same kiel la ampleksaj avantaĝoj de alta lasera energidenseco kaj alta prilabora precizeco, lasera aldona fabrikada teknologio disvolviĝis la plej rapide inter la tri supre menciitaj metalaj aldonaj fabrikadaj teknologioj.
Lasermetala aldona fabrikada teknologio povas esti plue dividita en LPBF kaj DED. Figuro 1 montras tipan skeman diagramon de LPBF kaj DED-procezoj. La LPBF-procezo, ankaŭ konata kiel Selektiva Lasera Fandado (SLM), povas fabriki kompleksajn metalajn komponantojn per skanado de alt-energiaj laseraj radioj laŭ fiksa vojo sur la surfaco de pulvora lito. Poste, la pulvoro fandiĝas kaj solidiĝas tavolo post tavolo. La DED-procezo ĉefe inkluzivas du presprocezojn: laseran fandan demetadon kaj laseran dratnutradan aldonan fabrikadon. Ambaŭ ĉi tiuj teknologioj povas rekte fabriki kaj ripari metalajn partojn per sinkrona nutrado de metala pulvoro aŭ drato. Kompare kun LPBF, DED havas pli altan produktivecon kaj pli grandan fabrikadan areon. Krome, ĉi tiu metodo ankaŭ povas oportune prepari kompozitajn materialojn kaj funkcie gradigitajn materialojn. Tamen, la surfaca kvalito de partoj presitaj per DED ĉiam estas malbona, kaj posta prilaborado estas necesa por plibonigi la dimensian precizecon de la cela komponanto.
En la nuna lasera aldona fabrikada procezo, la fokusita Gaŭsa radio kutime estas la energifonto. Tamen, pro ĝia unika energidistribuo (alta centro, malalta rando), ĝi probable kaŭzas altajn termikajn gradientojn kaj malstabilecon de la fandita naĝejo. Rezultante malbonan formadkvaliton de presitaj partoj. Krome, se la centra temperaturo de la fandita naĝejo estas tro alta, ĝi kaŭzos vaporiĝon de la malaltfandopunktaj metalelementoj, plue pliseverigante la malstabilecon de la LBPF-procezo. Tial, kun pliiĝo de poreco, la mekanikaj ecoj kaj lacecvivo de presitaj partoj signife reduktiĝas. La neegala energidistribuo de Gaŭsaj radioj ankaŭ kondukas al malalta laserenergia utiliga efikeco kaj troa energimalŝparo. Por atingi pli bonan preskvaliton, sciencistoj komencis esplori kompenson por la difektoj de Gaŭsaj radioj per modifo de procezparametroj kiel lasera potenco, skanadrapideco, pulvortavola dikeco kaj skanadstrategio, por kontroli la eblecon de energia enigo. Pro la tre mallarĝa prilabora fenestro de ĉi tiu metodo, fiksitaj fizikaj limigoj limigas la eblecon de plia optimumigo. Ekzemple, pliigi la laseran potencon kaj skanan rapidon povas atingi altan fabrikadan efikecon, sed ofte kostas oferi la preskvaliton. En la lastaj jaroj, ŝanĝi la laseran energidistribuon per radioformaj strategioj povas signife plibonigi la fabrikadan efikecon kaj la preskvaliton, kio povas fariĝi la estonta disvolva direkto de lasera aldona fabrikada teknologio. Radioforma teknologio ĝenerale rilatas al la alĝustigo de la ondofronta distribuo de la enira radio por atingi la deziratan intensecan distribuon kaj disvastiĝajn karakterizaĵojn. La apliko de radioforma teknologio en metala aldona fabrikada teknologio estas montrita en Figuro 2.
Apliko de radioforma teknologio en lasera aldona fabrikado
La mankoj de tradicia Gaŭsa radiopresado
En metallasera aldona fabrikada teknologio, la energidistribuo de la lasera radio havas signifan efikon sur la kvalito de presitaj partoj. Kvankam gaŭsaj radioj estas vaste uzataj en metallaseraj aldonaj fabrikadaj ekipaĵoj, ili suferas de gravaj malavantaĝoj kiel malstabila preskvalito, malalta energiuzado kaj mallarĝaj procezfenestroj en la aldona fabrikada procezo. Inter ili, la fandprocezo de la pulvoro kaj la dinamiko de la fandita naĝejo dum la metallasera aldona procezo estas proksime rilataj al la dikeco de la pulvortavolo. Pro la ĉeesto de pulvorŝprucaj kaj eroziaj zonoj, la fakta dikeco de la pulvortavolo estas pli alta ol la teoria atendo. Due, la vaporkolono kaŭzis la ĉefajn malantaŭenajn ŝprucŝprucojn. La metalvaporo kolizias kun la malantaŭa muro por formi ŝprucojn, kiuj estas ŝprucigitaj laŭlonge de la antaŭa muro perpendikulare al la konkava areo de la fandita naĝejo (kiel montrite en Figuro 3). Pro la kompleksa interagado inter la lasera radio kaj ŝprucoj, la elĵetitaj ŝprucoj povas grave influi la preskvaliton de postaj pulvortavoloj. Krome, la formado de ŝlosiltruoj en la fandita naĝejo ankaŭ grave influas la kvaliton de presitaj partoj. La internaj poroj de la presita peco estas ĉefe kaŭzitaj de malstabilaj ŝlosaj truoj.
La formiĝmekanismo de difektoj en traba formadteknologio
Radioforma teknologio povas atingi plibonigon de rendimento en pluraj dimensioj samtempe, kio diferencas de Gaŭsaj radioj, kiuj plibonigas rendimenton en unu dimensio je la kosto de oferado de aliaj dimensioj. Radioforma teknologio povas precize alĝustigi la temperaturdistribuon kaj flukarakterizaĵojn de la fandita naĝejo. Per kontrolado de la distribuo de lasera energio, oni akiras relative stabilan fanditan naĝejon kun malgranda temperaturgradiento. Taŭga lasera energidistribuo estas utila por subpremi porecon kaj ŝprucajn difektojn, kaj plibonigi la kvaliton de lasera presado sur metalaj partoj. Ĝi povas atingi diversajn plibonigojn en produktadefikeco kaj pulvorutiligo. Samtempe, radioforma teknologio provizas al ni pli da prilaboraj strategioj, multe liberigante la liberecon de procezdezajno, kio estas revolucia progreso en lasera aldona fabrikada teknologio.
Afiŝtempo: 28-a de februaro 2024
