Qolib ishlab chiqarishda lazerli kukunli to'shak eritish (LPBF) qanday qo'llaniladi?

1. Texnik printsip: mikro nazorat va makro shakllantirish o'rtasidagi o'zaro ta'sir
LPBF texnologiyasining asosiy qismi metall kukunli to'shakni juda aniq tarzda boshqarishga qodir. Jarayonning uchta bosqichi mavjud:
Kukunni yoyish: qirg'ich metall kukunini shakllantirish platformasiga teng ravishda yoyib, qalinligi 20-100 mkm bo'lgan kukun qatlamini hosil qiladi. Kukunning zichligi zarrachalarning kattaligiga bevosita ta'sir qiladi. Misol uchun, plazma aylanadigan elektrod usuli (PREP) Ti-6Al-4V kukunini hosil qiladi, u oz miqdordagi mayda kukunga ega va yaxshi oqadi. Kukun zichligi 55% -60% ga yetishi mumkin, bu gazni atomizatsiya qilish (GA) protsedurasidan ancha yaxshi.
Yuqori{0}}energiyali lazer nurlari (100-1000 Vt) kukun qatlamini ma'lum bir yo'l bo'ylab skanerlaydi va mahalliy haroratni darhol erish nuqtasidan yuqoriga ko'taradi. Bu tezda qotib qoladigan erigan hovuz hosil qiladi. Lazer quvvatini (135–500 Vt), skanerlash tezligini (900–2000 mm/s) va qatlam qalinligini (30–50 mkm) eritish havzasi (kengligi 50–150 mkm, chuqurligi 10–50 mkm) va sovutish tezligini (10 ⁴–10 K/s) olish uchun oʻzgartirishingiz mumkin. Bu mikro tuzilmani yaxshilaydi.
Qatlamma-qavat joylashtirish: Uch oʻlchamli qattiq qismga ega boʻlguningizcha kukunni yoyish va eritish siklini qayta-qayta bajaring.- Ushbu protsedura qoliplarga yoki kesish asboblariga muhtoj emas va u "bepul dizayn" yaratishi mumkin. Bu, ayniqsa, chuqur bo'shliqlar, tartibsiz shakllar va ingichka devorlar kabi standart usullardan foydalangan holda ishlash qiyin bo'lgan tuzilmalar uchun yaxshi.
2. Asosiy foyda: qoliplarni eski uslubda-ishlashda to‘rtta asosiy muammoni yengish.
Murakkab tuzilmalarni kompleks shakllantirish
LPBF an'anaviy usullardan foydalangan holda qayta ishlanishi va alohida yig'ilishi kerak bo'lgan mog'or qismlarini yaratishi mumkin. Masalan, bitta shina biznesi rezina qolip bloklarini yasash uchun LPBF texnologiyasidan foydalangan. Bu 12 bosqich va 45 kun davom etgan odatiy jarayonni bir parcha uchun 12 kungacha qisqartirdi va bir vaqtning o'zida bir nechta qismlarni tayyorlash samaradorligini ikki baravar oshirdi. Qolib ishlash muddati 200 000 martaga yaxshilandi va yig'ish xatosi 0,1 mm dan 0,02 mm gacha qisqartirildi.
Konformal sovutish tizimini takomillashtirish
LPBF topologiyani optimallashtirish dizayni yordamida mahsulot shakliga mos keladigan qolip ichida sovutish suvi sxemasini yaratishi mumkin. Muayyan maishiy texnika kompaniyasida konditsioner qobig'ining qarshi qolipi uchun mos suv sxemasini loyihalashtirgandan so'ng, sovutish samaradorligi 42% ga oshdi, mahsulotning parchalanish darajasi 67% ga kamaydi va bitta qoliplar to'plami har yili 120000 yuandan ko'proq elektr energiyasini tejaydi.
Yengil va funktsional integratsiya
LPBF engil dizaynda, jumladan, panjara to'ldirish va panjara qurilishida yordam beradi. LPBF alyuminiy qotishmasidan ma'lum bir yangi energiya avtomobili uchun batareya to'plami qavslarini yasadi. Bu uni 38% engillashtiradi va 150% ortiqcha yuk sinovidan o'tadi, bu esa diapazonni 8% ga oshiradi. Ushbu uslub, shuningdek, sensorlar va isitish elementlari kabi funktsional modullarni birlashtirib, "qolib uskunalari" ni birgalikda ishlashi mumkin.
Ehtiyojlaringizga moslashtirilgan tez takrorlash va ishlab chiqarish
LPBF qolipni tayyorlashni talab qilmaydi va dizaynni o'zgartirish raqamli modelni o'zgartirishni talab qiladi. Bu tadqiqot va ishlanmalarni amalga oshirish uchun ketadigan vaqtni qisqartiradi. Tibbiy kompaniya ortopedik implant qoliplarini tayyorlash uchun LPBF dan foydalangan. Jarayon loyihalashdan boshlab yetkazib berishgacha atigi 72 soat davom etdi, bu avvalgi usullardan 80% tezroq edi. Shuningdek, u bir vaqtning o'zida bir nechta echimlarni tekshirishga imkon berdi.
3. Umumiy foydalanish holatlari: aerokosmik sohada yuqori darajadagi-ishlab chiqarishdan ommaviy ishlab chiqarishgacha
LPBF dvigatelning yonish kameralari va turbin radiatorlari kabi yuqori harorat va bosimlarda ishlashi kerak bo'lgan qismlar uchun qoliplarni tayyorlash uchun muvaffaqiyatli ishlatilgan. Misol uchun, Germaniyadagi Fraunhofer IGCV LPBF-da ishlab chiqarilgan raketa dvigatelining namoyish qismlaridan foydalanadi. Dvigatelning energiya tejamkorligini oshirish uchun yuqori-harorat ta'sir qilish zonasi mis qotishmasidan qilingan,-yuk ko'taruvchi qismi ishonchliroq bo'lishi uchun yuqori-po'latdan yasalgan va tashqi mis qanotlari sovutish va qo'llab-quvvatlash funktsiyalarini bajaradi. Ushbu qismlar an'anaviy dvigatellarga qaraganda 30% engilroq va 25% ishonchli.
avtomobil biznesi
LPBF sovutish suvi kanallarini optimallashtirish va engil dizaynlardan foydalanish orqali asosiy qoliplarni, shu jumladan quyma qoliplarni{0}}qoliplarni va qarshi qoliplarini tayyorlashda ishlab chiqarish samaradorligini sezilarli darajada oshiradi. LPBF yordamida avtomobil qismlari yetkazib beruvchisi tomonidan ishlab chiqarilgan magniyli qotishma qolip-quyma qolipi 200 000 tsiklga xizmat qiladi, bu an'anaviy qoliplarga qaraganda uch baravar ko'p. Bamper qoliplari zavodi 18 kundan 11 kungacha bitta qolip to'plamini tayyorlash jarayonini tezlashtirish uchun yuqori{6}}tezlikdagi kukunni yoyish texnologiyasidan foydalanadi, bu esa xarajatlarning 15 foizini tejaydi.
Sog'liqni saqlash va maishiy elektronika
LPBF kichik, aniq qoliplarni tayyorlash uchun juda yaxshi. Misol uchun, ma'lum bir 3C mahsulot qoliplari zavodi m-LPBF texnologiyasidan (bosib chiqarish aniqligi 2–5 mkm) foydalangan holda mobil telefon ramkasi qoliplarini ishlab chiqaradi, bunda minimal xususiyat o'lchami 50 mkm va sirt pürüzlülüğü Ra.<0.8 μm, which meets optical grade standards. A dental company uses LPBF to make personalized invisible appliance molds, and by optimizing the design of the topology, it improves the uniformity of orthodontic force distribution by 40% and raises the patient adaptation rate from 85% to 98%.
4. Sanoat tendentsiyasi: texnologiyalarni birlashtirish va atrof-muhitni qayta qurish
Bir nechta materiallar va gradyanlar bilan tuzilmalarni yaratish
LPBF kukun ta'minoti tizimini boshqarish orqali heterojen yoki gradient material qoliplarini yaratishi mumkin. Misol uchun, ma'lum bir kompaniya XY yo'nalishidagi gradient material qolipini yaratdi. Bu qolipda yuqori harorat zonasida nikelga asoslangan qotishma-issiqlikka chidamli bo'lishi uchun-sovutish zonasida esa mis qotishmasi issiqlik o'tkazuvchanligini yaxshilaydi. Mexanik va issiqlik sifatlari uzluksiz o'tishni ta'minlaydi va samaradorlik standart ko'p qatlamli kompozit qoliplarga qaraganda 50% yuqori.
Aqlli jarayonni takomillashtirish va xatolarni boshqarish
LPBF termal mexanik ulash modellari va mashinani o'rganish usullaridan foydalangan holda real vaqt rejimida qoldiq stress va deformatsiyani bashorat qilishi mumkin. Masalan, Autodeskning chekli elementlar modeli lazerli skanerlashda yuzaga keladigan harorat va kuchlanish maydonlarini modellashtiradi. Bu titanium qotishma turbinali pichoqlarning radial va aylana valentlik unumdorligi farqlarini 5% ostida ushlab turadi va ularning charchash muddatini 30% ga uzaytiradi.
Yashil ishlab chiqarish va aylanma iqtisodiyot
LPBF materialidan foydalanish darajasi 90% ni tashkil qiladi, bu standart subtractiv ishlab chiqarishdan 40 foizga yuqori. Bir kompaniya kukunni qayta ishlash darajasini 85% ga ko'tardi va eritilmagan kukunni qayta ishlatish va uni saralash orqali bitta qolib materiallari to'plamining narxini 20% ga qisqartirdi. LPBF shuningdek, Evropa Ittifoqining "uglerod tarifi" kabi yashil ishlab chiqarish qoidalariga javob beradi, chunki u hech qanday kesish suyuqligini chiqarmaydi va juda kam energiya sarflaydi.