Teknologi manufaktur aditif laser (AM), kanthi kaluwihan akurasi manufaktur sing dhuwur, keluwesan sing kuat, lan otomatisasi tingkat dhuwur, digunakake kanthi akeh ing manufaktur komponen utama ing lapangan kayata otomotif, medis, aeroangkasa, lan sapiturute (kayata roket. nozel bahan bakar, braket antena satelit, implan manungsa, lsp). Teknologi iki bisa nambah kinerja kombinasi bagean dicithak liwat manufaktur terpadu saka struktur materi lan kinerja. Saiki, teknologi manufaktur aditif laser umume nggunakake sinar Gaussian fokus kanthi distribusi energi tengah lan pinggiran sing kurang. Nanging, asring ngasilake gradien termal sing dhuwur ing leleh, sing ndadékaké pambentukan pori-pori lan butir kasar. Teknologi beam shaping minangka cara anyar kanggo ngatasi masalah iki, sing ningkatake efisiensi lan kualitas percetakan kanthi nyetel distribusi energi sinar laser.
Dibandhingake karo pangurangan tradisional lan manufaktur sing padha, teknologi manufaktur aditif logam nduweni kaluwihan kayata wektu siklus manufaktur sing cendhak, akurasi pangolahan sing dhuwur, tingkat panggunaan materi sing dhuwur, lan kinerja sakabèhé sing apik. Mulane, teknologi manufaktur aditif logam akeh digunakake ing industri kayata aerospace, senjata lan peralatan, tenaga nuklir, biofarmasi, lan mobil. Adhedhasar prinsip tumpukan diskrèt, manufaktur aditif logam nggunakake sumber energi (kayata laser, busur, utawa sinar elektron) kanggo nyawiji wêdakakêna utawa kawat, lan banjur tumpukan lapisan demi lapisan kanggo nggawe komponen target. Teknologi iki nduweni kaluwihan sing signifikan kanggo ngasilake batch cilik, struktur kompleks, utawa bagean sing dipersonalisasi. Bahan sing ora bisa utawa angel diproses nggunakake teknik tradisional uga cocog kanggo nyiapake nggunakake metode manufaktur aditif. Amarga kaluwihan ing ndhuwur, teknologi manufaktur aditif wis narik kawigaten para sarjana ing njero lan internasional. Ing sawetara dekade kepungkur, teknologi manufaktur aditif wis maju kanthi cepet. Amarga otomatisasi lan keluwesan peralatan manufaktur aditif laser, uga kaluwihan lengkap saka kapadhetan energi laser dhuwur lan akurasi pangolahan sing dhuwur, teknologi manufaktur aditif laser wis ngembangake paling cepet ing antarane telung teknologi manufaktur aditif logam sing kasebut ing ndhuwur.
Teknologi manufaktur aditif logam laser bisa dipérang dadi LPBF lan DED. Figure 1 nuduhake diagram skematis khas saka proses LPBF lan DED. Proses LPBF, uga dikenal minangka Selective Laser Melting (SLM), bisa nggawe komponen logam kompleks kanthi mindhai sinar laser energi dhuwur ing sadawane dalan sing tetep ing permukaan amben bubuk. Banjur, wêdakakêna nyawiji lan ngalangi lapisan demi lapisan. Proses DED utamane kalebu rong proses cetak: deposisi leleh laser lan manufaktur aditif pakan kabel laser. Kaloro teknologi kasebut bisa langsung nggawe lan ndandani bagean logam kanthi nyedhot bubuk utawa kawat logam kanthi serentak. Dibandhingake karo LPBF, DED nduweni produktivitas sing luwih dhuwur lan area manufaktur sing luwih gedhe. Kajaba iku, cara iki uga bisa nyiyapake bahan komposit lan bahan sing diklasifikasikake kanthi fungsional. Nanging, kualitas lumahing bagean dicithak dening DED tansah miskin, lan Processing sakteruse dibutuhake kanggo nambah akurasi dimensi saka komponen target.
Ing proses manufaktur aditif laser saiki, sinar Gaussian fokus biasane sumber energi. Nanging, amarga distribusi energi unik (tengah dhuwur, pinggiran kurang), iku kamungkinan kanggo nimbulaké gradien termal dhuwur lan kahanan kang ora tetep saka blumbang leleh. Iki nyebabake kualitas cetakan sing ora apik. Kajaba iku, yen suhu tengah blumbang molten dhuwur banget, bakal nimbulaké unsur logam titik leleh kurang kanggo vaporize, luwih exacerbating kahanan kang ora tetep saka proses LBPF. Mulane, kanthi nambah porositas, sifat mekanik lan umur kesel saka bagean sing dicithak dikurangi sacara signifikan. Distribusi energi sinar Gaussian sing ora rata uga nyebabake efisiensi panggunaan energi laser sing kurang lan sampah energi sing akeh banget. Kanggo entuk kualitas cetak sing luwih apik, para sarjana wis wiwit njelajah kanggo ngimbangi cacat balok Gaussian kanthi ngowahi paramèter proses kayata daya laser, kacepetan pemindaian, kekandelan lapisan bubuk, lan strategi pemindaian, supaya bisa ngontrol kemungkinan input energi. Amarga jendhela pangolahan sing sempit banget saka metode iki, watesan fisik tetep mbatesi kemungkinan optimasi luwih lanjut. Contone, nambah daya laser lan kacepetan mindhai bisa entuk efficiency Manufaktur dhuwur, nanging asring teka ing biaya ngorbanake kualitas printing. Ing taun-taun pungkasan, ngganti distribusi energi laser liwat strategi balok mbentuk bisa Ngartekno nambah efficiency Manufaktur lan kualitas printing, kang bisa dadi arah pembangunan mangsa teknologi Manufaktur aditif laser. Teknologi beam shaping umume nuduhake nyetel distribusi wavefront saka balok input kanggo entuk distribusi intensitas lan karakteristik panyebaran sing dikarepake. Aplikasi teknologi beam shaping ing teknologi manufaktur aditif logam ditampilake ing Gambar 2.
Aplikasi teknologi beam shaping ing manufaktur aditif laser
Kekurangan saka printing balok Gaussian tradisional
Ing teknologi manufaktur aditif laser logam, distribusi energi sinar laser duweni pengaruh sing signifikan marang kualitas bagean sing dicithak. Senajan balok Gaussian wis digunakake digunakake ing peralatan Manufaktur aditif laser logam, padha nandhang sangsara marga saka drawbacks serius kayata kualitas printing boten stabil, pemanfaatan energi kurang, lan jendhela proses panah ing proses Manufaktur aditif. Antarane wong-wong mau, proses leleh bubuk lan dinamika blumbang molten sajrone proses aditif laser logam raket banget karo kekandelan lapisan bubuk. Amarga anané bubuk splashing lan zona erosi, kekandelan nyata lapisan bubuk luwih dhuwur tinimbang pangarepan teoretis. Kapindho, kolom uap nyebabake cipratan jet mundur utama. Uap logam tabrakan karo tembok mburi kanggo mbentuk splashes, kang disemprotake ing sadawane tembok ngarep jejeg area cekung saka blumbang molten (minangka ditampilake ing Figure 3). Amarga interaksi kompleks antarane sinar laser lan cipratan, cipratan sing diluncurake bisa mengaruhi kualitas cetak lapisan bubuk sabanjure. Kajaba iku, tatanan keyholes ing blumbang nyawiji uga akeh mengaruhi kualitas bagean dicithak. Pori internal saka potongan sing dicithak utamane disebabake dening bolongan pengunci sing ora stabil.
Mekanisme pambentukan cacat ing teknologi mbentuk balok
Teknologi mbentuk balok bisa entuk perbaikan kinerja ing pirang-pirang dimensi bebarengan, sing beda karo balok Gaussian sing nambah kinerja ing siji dimensi kanthi biaya ngorbanake dimensi liyane. Teknologi Beam mbentuk kanthi akurat bisa nyetel distribusi suhu lan karakteristik aliran saka blumbang nyawiji. Kanthi ngontrol distribusi energi laser, kolam molten sing relatif stabil kanthi gradien suhu cilik dipikolehi. Distribusi energi laser sing cocog migunani kanggo nyuda porositas lan cacat sputtering, lan ningkatake kualitas percetakan laser ing bagean logam. Bisa entuk macem-macem dandan ing efisiensi produksi lan panggunaan bubuk. Ing wektu sing padha, teknologi beam shaping nyedhiyakake strategi pangolahan sing luwih akeh, mbebasake kebebasan desain proses, sing minangka kemajuan revolusioner ing teknologi manufaktur aditif laser.
Wektu kirim: Feb-28-2024
