مقارنة مفصلة لمبادئ وخصائص خمسة أنواع مختلفة من تكنولوجيا الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد (الجزء الثاني)

ذوبان شعاع الإلكترون(EBM)
 
الذوبان الانتقائي لشعاع الإلكترون (EBSM) مبدأ
على غرار التلبيد الانتقائي بالليزر وذوبان الليزر الانتقائيالعمليات ، تقنية الصهر الانتقائي لشعاع الإلكترون (EBSM) هي تقنية تصنيع سريعة تستخدم حزم إلكترونية عالية الطاقة وعالية السرعة لقذف مسحوق المعادن بشكل انتقائي ، وبالتالي تذويب وتشكيل مواد المسحوق.
عملية EBSM التكنولوجيا على النحو التالي: أولاً ، قم بنشر طبقة من المسحوق على مستوى انتشار المسحوق ؛بعد ذلك ، تحت تحكم الكمبيوتر ، يتم صهر شعاع الإلكترون بشكل انتقائي وفقًا لمعلومات ملف المقطع العرضي ، ويتم صهر المسحوق المعدني معًا ، ويتم ربطه بالجزء المكون أدناه ، ويتراكم طبقة تلو الأخرى حتى يتم الانتهاء من الجزء بالكامل ذاب.أخيرًا ، تتم إزالة المسحوق الزائد للحصول على المنتج ثلاثي الأبعاد المطلوب.يتم إرسال إشارة المسح في الوقت الفعلي للكمبيوتر العلوي إلى نير الانحراف بعد التحويل الرقمي إلى التناظري وتضخيم الطاقة ، وتنحرف شعاع الإلكترون تحت تأثير المجال المغناطيسي الناتج عن جهد الانحراف المقابل لتحقيق الانصهار الانتقائي .بعد أكثر من عشر سنوات من البحث ، وجد أن بعض معاملات العملية مثل تيار شعاع الإلكترون ، وتركيز التيار ، ووقت العمل ، وسمك المسحوق ، والجهد المتسارع ، ووضع المسح يتم إجراؤها في تجارب متعامدة.وقت العمل له التأثير الأكبر على التشكيل.
 
مزايامن EBSM
تستخدم تقنية تشكيل المعادن المباشرة بشعاع الإلكترون أشعة إلكترون عالية الطاقة كمصدر حرارة المعالجة.يمكن إجراء عملية التشكيل بالمسح الضوئي بدون القصور الذاتي الميكانيكي عن طريق معالجة ملف الانحراف المغناطيسي ، كما يمكن أن تمنع بيئة الفراغ لشعاع الإلكترون تأكسد مسحوق المعدن أثناء تلبيد أو ذوبان الطور السائل.بالمقارنة مع الليزر ، يتميز شعاع الإلكترون بمزايا معدل استخدام الطاقة العالي ، وعمق الحركة الكبير ، ومعدل امتصاص المواد العالي ، والاستقرار ، وانخفاض تكاليف التشغيل والصيانة.تشمل مزايا تقنية EBM كفاءة عالية في التشكيل ، وتشوه جزء منخفض ، وعدم الحاجة إلى دعم معدني أثناء عملية التشكيل ، وبنية مجهرية أكثر كثافة ، وما إلى ذلك.إن انحراف حزمة الإلكترون والتحكم في التركيز أسرع وأكثر حساسية.يستلزم انحراف الليزر استخدام مرآة تهتز ، وتكون سرعة دوران المرآة المهتزة سريعة للغاية عندما يمسح الليزر بسرعات عالية.عند زيادة طاقة الليزر ، يتطلب الجلفانومتر نظام تبريد أكثر تعقيدًا ويزيد وزنه بشكل كبير.نتيجة لذلك ، عند استخدام مسح ضوئي عالي الطاقة ، ستكون سرعة المسح بالليزر محدودة.عند مسح نطاق تشكيل كبير ، من الصعب أيضًا تغيير الطول البؤري لليزر.يتم تحقيق انحراف وتركيز حزمة الإلكترون بواسطة المجال المغناطيسي.يمكن التحكم في الانحراف وطول التركيز لشعاع الإلكترون بسرعة وحساسية من خلال تغيير شدة واتجاه الإشارة الكهربائية.لن يتأثر نظام تركيز انحراف شعاع الإلكترون بالتبخر المعدني.عند صهر المعدن بالليزر وعوارض الإلكترون ، سينتشر البخار المعدني في جميع أنحاء مساحة التشكيل ويغطي سطح أي جسم ملامس لفيلم معدني.يتم كل من انحراف وتركيز حزم الإلكترون في مجال مغناطيسي ، لذلك لن تتأثر بتبخر المعدن ؛الأجهزة البصرية مثل الليزر الجلفانومتر تتلوث بسهولة بالتبخر.

ليزر ليتل إيداع(LMD)
تم اقتراح ترسيب المعادن بالليزر (LMD) لأول مرة من قبل مختبر سانديا الوطني في الولايات المتحدة في التسعينيات ، ثم تم تطويره على التوالي في أجزاء كثيرة من العالم.نظرًا لأن العديد من الجامعات والمؤسسات تجري أبحاثًا بشكل مستقل ، فهناك العديد من الأسماء ، على الرغم من أن الأسماء ليست متشابهة ، إلا أن مبادئها هي نفسها في الأساس.أثناء عملية التشكيل ، يتم تجميع المسحوق على سطح العمل من خلال الفوهة ، ويتم أيضًا تجميع شعاع الليزر إلى هذه النقطة ، وتتطابق نقاط عمل المسحوق والضوء ، ويتم الحصول على كيان الكسوة المكدسة عن طريق التحرك عبر منضدة العمل أو فوهة.

تقنية LENS يستخدم ليزر فئة كيلو واط.بسبب بقعة تركيز الليزر الكبيرة ، بشكل عام أكثر من 1 مم ، على الرغم من أنه يمكن الحصول على كيانات معدنية كثيفة مرتبطة بالمعادن ، فإن دقة الأبعاد والتشطيب السطحي ليست جيدة جدًا ، وهناك حاجة إلى مزيد من المعالجة قبل الاستخدام.الكسوة بالليزر هي عملية معدنية فيزيائية وكيميائية معقدة ، وللمعايير الخاصة بعملية الكسوة تأثير كبير على جودة الأجزاء المكسوة.تتضمن معلمات العملية في الكسوة بالليزر بشكل أساسي طاقة الليزر ، وقطر البقعة ، وكمية إزالة التركيز ، وسرعة تغذية المسحوق ، وسرعة المسح ، ودرجة حرارة البركة المنصهرة ، وما إلى ذلك ، والتي لها تأثير كبير على معدل التخفيف ، والتصدع ، وخشونة السطح ، وانضغاط أجزاء الكسوة .في الوقت نفسه ، تؤثر كل معلمة أيضًا على بعضها البعض ، وهي عملية معقدة للغاية.يجب اعتماد طرق تحكم مناسبة للتحكم في العوامل المؤثرة المختلفة ضمن النطاق المسموح به لعملية التكسية.
 
مباشرالليزر المعدني S.بينعمل(DMLS)
 
عادة ما تكون هناك طريقتان لـSLSلتصنيع الأجزاء المعدنية ، أحدها هو الطريقة غير المباشرة ، أي SLS من مسحوق المعدن المطلي بالبوليمر ؛والآخر هو الطريقة المباشرة ، وهي تلبيد المعادن بالليزر المباشر (DMLS) ، ومنذ إجراء البحث عن التلبيد المباشر بالليزر لمسحوق المعادن في جامعة شاتوفسي في لوفني عام 1991 ، تلبيد مسحوق المعادن مباشرة لتشكيل أجزاء ثلاثية الأبعاد من خلال عملية SLS هي واحدة من الأهداف النهائية للنماذج الأولية السريعة.بالمقارنة مع تقنية SLS غير المباشرة ، فإن الميزة الرئيسية لعملية DMLS هي التخلص من خطوات المعالجة المسبقة والمعالجة اللاحقة باهظة الثمن والتي تستغرق وقتًا طويلاً.
 
سمات من DMLS
باعتبارها فرعًا من فروع تقنية SLS ، فإن تقنية DMLS لها أساسًا نفس المبدأ.ومع ذلك ، من الصعب تشكيل الأجزاء المعدنية بدقة بأشكال معقدة بواسطة تقنية DMLS.في التحليل النهائي ، يرجع ذلك أساسًا إلى تأثير "كروي الشكل" وتشوه التكلس لمسحوق المعادن في DMLS.التكوير هو ظاهرة يتحول فيها شكل سطح المعدن المنصهر السائل إلى سطح كروي تحت التوتر السطحي بين المعدن السائل والوسط المحيط من أجل جعل النظام يتكون من سطح المعدن المنصهر السائل وسطح الوسط المحيط بأقل قدر من الطاقة الحرة.ستجعل عملية التكوير الكروي مسحوق المعدن غير قادر على التصلب بعد الذوبان لتشكيل تجمع منصهر مستمر وسلس ، وبالتالي فإن الأجزاء المشكلة تكون فضفاضة ومسامية ، مما يؤدي إلى فشل التشكيل.بسبب اللزوجة العالية نسبيًا للمسحوق المعدني أحادي المكون في مرحلة تلبيد الطور السائل ، يكون تأثير "التكوير" خطيرًا بشكل خاص ، وغالبًا ما يكون القطر الكروي أكبر من قطر جزيئات المسحوق ، مما يؤدي إلى عدد كبير من المسام في الأجزاء الملبدة.لذلك ، فإن DMLS لمسحوق المعدن أحادي المكون به عيوب عملية واضحة ، وغالبًا ما يتطلب معالجة لاحقة ، وليس الإحساس الحقيقي بـ "التلبيد المباشر".
 
للتغلب على ظاهرة "كروي الشكل" للمسحوق المعدني أحادي المكون DMLS وعيوب العملية الناتجة مثل تشوه التلبيد والكثافة السائبة ، يمكن تحقيق ذلك بشكل عام باستخدام مساحيق معدنية متعددة المكونات بنقاط انصهار مختلفة أو باستخدام مساحيق مسبقة الصنع .يتكون نظام المسحوق المعدني متعدد المكونات بشكل عام من معادن ذات درجة انصهار عالية ومعادن منخفضة نقطة الانصهار وبعض العناصر المضافة.يمكن أن يحتفظ المسحوق المعدني ذو نقطة الانصهار العالية مثل الهيكل العظمي للمعدن بقلبه الصلب في DMLS.يتم استخدام المسحوق المعدني ذي نقطة الانصهار المنخفضة كمعدن رابط ، والذي يتم صهره في DMLS لتكوين طور سائل ، ومعاطف المرحلة السائلة الناتجة ، وتبلل وتربط جزيئات المرحلة المعدنية الصلبة لتحقيق تكثيف التلبيد.
 
كشركة رائدة في الصينخدمة الطباعة ثلاثية الأبعادصناعة،JSADDثلاثي الأبعاد لن تنسى نيتها الأصلية ، وزيادة الاستثمار ، والابتكار وتطوير المزيد من التقنيات ، وتعتقد أنها ستجلب تجربة طباعة ثلاثية الأبعاد جديدة للجمهور.
 
المساهم: سامي