Tækni til viðbótarframleiðslu með leysigeisla (AM), með kostum sínum eins og mikilli framleiðslunákvæmni, sterkum sveigjanleika og mikilli sjálfvirkni, er mikið notuð í framleiðslu lykilhluta á sviðum eins og bílaiðnaði, læknisfræði, flug- og geimferðaiðnaði o.s.frv. (eins og eldflaugastútar, festingar fyrir gervihnattaloftnet, mannígræðslur o.s.frv.). Þessi tækni getur bætt verulega samsetningarafköst prentaðra hluta með samþættri framleiðslu á efnisbyggingu og afköstum. Eins og er notar viðbótarframleiðslutækni með leysigeisla almennt einbeitta Gauss-geisla með mikilli orkudreifingu í miðju og lágri brún. Hins vegar myndar það oft mikla hitahalla í bráðnu efni, sem leiðir til myndunar svitahola og grófra korna. Geislamótunartækni er ný aðferð til að leysa þetta vandamál, sem bætir prentunarhagkvæmni og gæði með því að aðlaga dreifingu orku leysigeislans.
Í samanburði við hefðbundna frádráttaraðferð og sambærilega framleiðslu hefur tækni fyrir aukefnisframleiðslu í málmi kosti eins og stuttan framleiðslutíma, mikla nákvæmni í vinnslu, mikla nýtingu efnis og góða heildarafköst íhluta. Þess vegna er tækni fyrir aukefnisframleiðslu í málmi mikið notuð í atvinnugreinum eins og geimferðum, vopnum og búnaði, kjarnorku, líftækni og bílum. Byggt á meginreglunni um stakstæða stöflun notar aukefnisframleiðsla í málmi orkugjafa (eins og leysigeisla, boga eða rafeindageisla) til að bræða duftið eða vírinn og staflar þeim síðan lag fyrir lag til að framleiða markíhlutinn. Þessi tækni hefur verulega kosti við framleiðslu á litlum lotum, flóknum mannvirkjum eða sérsniðnum hlutum. Efni sem ekki er hægt að eða er erfitt að vinna með hefðbundnum aðferðum henta einnig til undirbúnings með aukefnisframleiðsluaðferðum. Vegna ofangreindra kosta hefur aukefnisframleiðslutækni vakið mikla athygli fræðimanna bæði innanlands og á alþjóðavettvangi. Á síðustu áratugum hefur aukefnisframleiðslutækni tekið hröðum framförum. Vegna sjálfvirkni og sveigjanleika í aukefnisframleiðslubúnaði fyrir leysigeisla, sem og alhliða kosta mikillar orkuþéttleika leysigeisla og mikillar nákvæmni í vinnslu, hefur aukefnisframleiðslutækni í leysigeisla þróast hraðast meðal þriggja tækni fyrir aukefnisframleiðslu í málmi sem nefnd eru hér að ofan.
Tækni til viðbótarframleiðslu á málmi með leysigeisla má skipta frekar í LPBF og DED. Mynd 1 sýnir dæmigerða skýringarmynd af LPBF og DED ferlum. LPBF ferlið, einnig þekkt sem valfrjáls leysibræðsla (SLM), getur framleitt flókna málmhluta með því að skanna orkumikla leysigeisla eftir fastri leið á yfirborði duftbeðs. Síðan bráðnar duftið og storknar lag fyrir lag. DED ferlið felur aðallega í sér tvær prentaðferðir: leysibræðsluútfellingu og viðbótarframleiðslu á leysivírfóðrun. Báðar þessar tækniaðferðir geta framleitt og gert við málmhluta beint með því að fæða samstillt málmduft eða vír. Í samanburði við LPBF hefur DED meiri framleiðni og stærra framleiðslusvæði. Að auki getur þessi aðferð einnig auðveldlega útbúið samsett efni og virkniflokkuð efni. Hins vegar er yfirborðsgæði hluta sem prentaðir eru með DED alltaf léleg og síðari vinnsla er nauðsynleg til að bæta víddarnákvæmni markhlutarins.
Í núverandi framleiðsluferli leysigeisla er einbeittur Gauss-geisli yfirleitt orkugjafinn. Hins vegar, vegna einstakrar orkudreifingar hans (hár miðja, lág brún), er líklegt að hann valdi miklum hitahalla og óstöðugleika í bræðslulauginni. Þetta leiðir til lélegrar mótunargæða prentaðra hluta. Að auki, ef miðhiti bráðins er of hár, mun það valda því að málmþættir með lágt bræðslumark gufa upp, sem eykur enn frekar óstöðugleika LBPF ferlisins. Þess vegna, með aukinni gegndræpi, minnka vélrænir eiginleikar og þreytuþol prentaðra hluta verulega. Ójöfn orkudreifing Gauss-geisla leiðir einnig til lítillar orkunýtingar leysigeisla og mikillar orkusóunar. Til að ná betri prentgæðum hafa fræðimenn byrjað að kanna möguleika á að bæta upp fyrir galla Gauss-geisla með því að breyta ferlisbreytum eins og leysirafli, skönnunarhraða, þykkt duftlags og skönnunarstefnu, til að stjórna möguleikanum á orkuinntaki. Vegna mjög þröngs vinnsluglugga þessarar aðferðar takmarka fastar eðlisfræðilegar takmarkanir möguleikann á frekari hagræðingu. Til dæmis getur aukning á leysigeislaafli og skönnunarhraða náð mikilli framleiðsluhagkvæmni, en það kemur oft á kostnað þess að fórna prentgæðum. Á undanförnum árum hefur breyting á orkudreifingu leysigeislans með geislamótunaraðferðum bætt framleiðsluhagkvæmni og prentgæði verulega, sem gæti orðið framtíðarþróunarstefna fyrir aukefnisframleiðslutækni með leysigeislum. Geislamótunartækni vísar almennt til þess að aðlaga bylgjufrontsdreifingu inntaksgeislans til að fá fram æskilega dreifingu á styrkleika og útbreiðslueiginleika. Notkun geislamótunartækni í aukefnisframleiðslutækni með málmi er sýnd á mynd 2.
Notkun geislamótunartækni í leysiaukefnisframleiðslu
Ókostir hefðbundinnar Gauss-geislaprentunar
Í viðbótarframleiðslutækni fyrir málmleysi hefur orkudreifing leysigeislans veruleg áhrif á gæði prentaðra hluta. Þó að Gauss-geislar hafi verið mikið notaðir í viðbótarframleiðslubúnaði fyrir málmleysi, þá þjást þeir af alvarlegum göllum eins og óstöðugum prentgæðum, lágri orkunotkun og þröngum ferlisgluggum í viðbótarframleiðsluferlinu. Meðal þeirra eru bræðsluferli duftsins og gangvirkni bráðnu laugarinnar við viðbótarframleiðsluferli málmleysisins nátengd þykkt duftlagsins. Vegna skvettusvæða og rofsvæða er raunveruleg þykkt duftlagsins hærri en fræðilega búist var við. Í öðru lagi olli gufusúlan aðal afturábaksskvettunum. Málmgufan rekst á afturvegginn og myndar skvettur, sem úðast meðfram framveggnum hornrétt á íhvolf svæði bráðnu laugarinnar (eins og sýnt er á mynd 3). Vegna flókinna samspils milli leysigeislans og skvettanna geta skvetturnar sem kastast út haft alvarleg áhrif á prentgæði síðari duftlaga. Að auki hefur myndun lykilhola í bræðslulauginni einnig alvarleg áhrif á gæði prentaðra hluta. Innri svitaholur prentaðs hlutar eru aðallega af völdum óstöðugra læsingarhola.
Myndunarferli galla í geislamótunartækni
Geislamótunartækni getur náð frammistöðubótum í mörgum víddum samtímis, sem er ólíkt Gauss-geislum sem bæta frammistöðu í einni vídd á kostnað annarra vídda. Geislamótunartækni getur aðlagað hitadreifingu og flæðiseiginleika bráðins potts nákvæmlega. Með því að stjórna dreifingu leysigeislaorku fæst tiltölulega stöðugur bráðinn pottur með litlum hitahalla. Viðeigandi dreifing leysigeislaorku er gagnleg til að bæla niður gegndræpi og spúttunargalla og bæta gæði leysigeislaprentunar á málmhlutum. Hún getur náð fram ýmsum umbótum í framleiðsluhagkvæmni og nýtingu dufts. Á sama tíma veitir geislamótunartækni okkur fleiri vinnsluaðferðir, sem frelsar verulega frelsi í hönnun ferla, sem er byltingarkennd framþróun í leysigeislaaukandi framleiðslutækni.
Birtingartími: 28. febrúar 2024
