लेजर एडिटिभ म्यानुफ्याक्चरिङ (एएम) प्रविधि, उच्च उत्पादन शुद्धता, बलियो लचिलोपन, र उच्च स्तरको स्वचालन जस्ता फाइदाहरू सहित, अटोमोटिभ, मेडिकल, एयरोस्पेस, आदि (जस्तै रकेट इन्धन नोजल, उपग्रह एन्टेना कोष्ठक, मानव प्रत्यारोपण, आदि) जस्ता क्षेत्रहरूमा प्रमुख घटकहरूको निर्माणमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। यो प्रविधिले सामग्री संरचना र कार्यसम्पादनको एकीकृत निर्माण मार्फत मुद्रित भागहरूको संयोजन कार्यसम्पादनमा धेरै सुधार गर्न सक्छ। हाल, लेजर एडिटिभ म्यानुफ्याक्चरिङ प्रविधिले सामान्यतया उच्च केन्द्र र कम किनारा ऊर्जा वितरणको साथ केन्द्रित गौसियन बीम अपनाउँछ। यद्यपि, यसले प्रायः पग्लने क्रममा उच्च थर्मल ग्रेडियन्टहरू उत्पन्न गर्दछ, जसले गर्दा छिद्रहरू र मोटे दानाहरूको गठन हुन्छ। बीम आकार दिने प्रविधि यो समस्या समाधान गर्ने एउटा नयाँ विधि हो, जसले लेजर बीम ऊर्जाको वितरण समायोजन गरेर मुद्रण दक्षता र गुणस्तर सुधार गर्दछ।
परम्परागत घटाउ र समतुल्य उत्पादनको तुलनामा, धातु योजक उत्पादन प्रविधिमा छोटो उत्पादन चक्र समय, उच्च प्रशोधन शुद्धता, उच्च सामग्री उपयोग दर, र भागहरूको राम्रो समग्र प्रदर्शन जस्ता फाइदाहरू छन्। त्यसकारण, धातु योजक उत्पादन प्रविधि एयरोस्पेस, हतियार र उपकरण, आणविक ऊर्जा, बायोफार्मास्युटिकल्स, र अटोमोबाइल जस्ता उद्योगहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। डिस्क्रिट स्ट्याकिङको सिद्धान्तमा आधारित, धातु योजक उत्पादनले पाउडर वा तार पगाल्न ऊर्जा स्रोत (जस्तै लेजर, आर्क, वा इलेक्ट्रोन बीम) प्रयोग गर्दछ, र त्यसपछि लक्षित घटक निर्माण गर्न तह-दर-तह स्ट्याक गर्दछ। यो प्रविधिको साना ब्याचहरू, जटिल संरचनाहरू, वा व्यक्तिगत भागहरू उत्पादन गर्न महत्त्वपूर्ण फाइदाहरू छन्। परम्परागत प्रविधिहरू प्रयोग गरेर प्रशोधन गर्न नसकिने वा गाह्रो हुने सामग्रीहरू पनि योजक उत्पादन विधिहरू प्रयोग गरेर तयारीको लागि उपयुक्त छन्। माथिका फाइदाहरूका कारण, योजक उत्पादन प्रविधिले घरेलु र अन्तर्राष्ट्रिय रूपमा विद्वानहरूको व्यापक ध्यान आकर्षित गरेको छ। विगत केही दशकहरूमा, योजक उत्पादन प्रविधिले द्रुत प्रगति गरेको छ। लेजर एडिटिभ उत्पादन उपकरणहरूको स्वचालन र लचिलोपनका साथै उच्च लेजर ऊर्जा घनत्व र उच्च प्रशोधन शुद्धताको व्यापक फाइदाहरूका कारण, लेजर एडिटिभ उत्पादन प्रविधि माथि उल्लेख गरिएका तीन धातु एडिटिभ उत्पादन प्रविधिहरूमध्ये सबैभन्दा छिटो विकास भएको छ।
लेजर मेटल एडिटिभ म्यानुफ्याक्चरिङ टेक्नोलोजीलाई LPBF र DED मा विभाजन गर्न सकिन्छ। चित्र १ ले LPBF र DED प्रक्रियाहरूको विशिष्ट योजनाबद्ध रेखाचित्र देखाउँछ। LPBF प्रक्रिया, जसलाई सेलेक्टिभ लेजर मेल्टिङ (SLM) पनि भनिन्छ, पाउडर बेडको सतहमा निश्चित मार्गमा उच्च-ऊर्जा लेजर बीमहरू स्क्यान गरेर जटिल धातु कम्पोनेन्टहरू निर्माण गर्न सक्छ। त्यसपछि, पाउडर तह-दर-तह पग्लन्छ र ठोस बनाउँछ। DED प्रक्रियामा मुख्यतया दुई मुद्रण प्रक्रियाहरू समावेश छन्: लेजर मेल्टिङ डिपोजिसन र लेजर तार फिडिङ एडिटिभ म्यानुफ्याक्चरिङ। यी दुवै प्रविधिहरूले धातु पाउडर वा तारलाई सिंक्रोनस रूपमा फिड गरेर धातुका भागहरू सिधै निर्माण र मर्मत गर्न सक्छन्। LPBF को तुलनामा, DED मा उच्च उत्पादकता र ठूलो उत्पादन क्षेत्र छ। थप रूपमा, यो विधिले कम्पोजिट सामग्री र कार्यात्मक रूपमा वर्गीकृत सामग्रीहरू पनि सजिलैसँग तयार गर्न सक्छ। यद्यपि, DED द्वारा मुद्रित भागहरूको सतह गुणस्तर सधैं कमजोर हुन्छ, र लक्ष्य घटकको आयामी शुद्धता सुधार गर्न पछिको प्रशोधन आवश्यक पर्दछ।
हालको लेजर एडिटिभ निर्माण प्रक्रियामा, केन्द्रित गौसियन बीम सामान्यतया ऊर्जा स्रोत हो। यद्यपि, यसको अद्वितीय ऊर्जा वितरण (उच्च केन्द्र, कम किनारा) को कारणले गर्दा, यसले उच्च थर्मल ग्रेडियन्ट र पग्लने पूलको अस्थिरता निम्त्याउने सम्भावना हुन्छ। परिणामस्वरूप मुद्रित भागहरूको गठन गुणस्तर कमजोर हुन्छ। थप रूपमा, यदि पग्लिएको पूलको केन्द्रको तापक्रम धेरै उच्च छ भने, यसले कम पग्लने बिन्दु धातु तत्वहरूलाई वाष्पीकरण गर्नेछ, जसले LBPF प्रक्रियाको अस्थिरतालाई अझ बढाउँछ। त्यसकारण, पोरोसिटीमा वृद्धिसँगै, मुद्रित भागहरूको मेकानिकल गुणहरू र थकान जीवन उल्लेखनीय रूपमा कम हुन्छ। गौसियन बीमहरूको असमान ऊर्जा वितरणले कम लेजर ऊर्जा उपयोग दक्षता र अत्यधिक ऊर्जा बर्बादी पनि निम्त्याउँछ। राम्रो मुद्रण गुणस्तर प्राप्त गर्न, विद्वानहरूले ऊर्जा इनपुटको सम्भावना नियन्त्रण गर्न लेजर पावर, स्क्यानिङ गति, पाउडर तह मोटाई, र स्क्यानिङ रणनीति जस्ता प्रक्रिया प्यारामिटरहरू परिमार्जन गरेर गौसियन बीमहरूको दोषहरूको क्षतिपूर्तिको खोजी गर्न थालेका छन्। यस विधिको धेरै साँघुरो प्रशोधन विन्डोको कारण, निश्चित भौतिक सीमाहरूले थप अनुकूलनको सम्भावनालाई सीमित गर्दछ। उदाहरणका लागि, लेजर पावर र स्क्यानिङ गति बढाउनाले उच्च उत्पादन दक्षता हासिल गर्न सकिन्छ, तर प्रायः मुद्रण गुणस्तर त्याग्नु पर्ने हुन्छ। हालका वर्षहरूमा, बीम आकार दिने रणनीतिहरू मार्फत लेजर ऊर्जा वितरण परिवर्तन गर्नाले उत्पादन दक्षता र मुद्रण गुणस्तरमा उल्लेखनीय सुधार हुन सक्छ, जुन लेजर एडिटिभ निर्माण प्रविधिको भविष्यको विकास दिशा बन्न सक्छ। बीम आकार दिने प्रविधिले सामान्यतया इच्छित तीव्रता वितरण र प्रसार विशेषताहरू प्राप्त गर्न इनपुट बीमको वेभफ्रन्ट वितरण समायोजन गर्नुलाई जनाउँछ। धातु एडिटिभ निर्माण प्रविधिमा बीम आकार दिने प्रविधिको प्रयोग चित्र २ मा देखाइएको छ।
लेजर एडिटिभ निर्माणमा बीम आकार दिने प्रविधिको प्रयोग
परम्परागत गौसियन बीम मुद्रणका कमजोरीहरू
धातु लेजर एडिटिभ निर्माण प्रविधिमा, लेजर बीमको ऊर्जा वितरणले मुद्रित भागहरूको गुणस्तरमा महत्त्वपूर्ण प्रभाव पार्छ। यद्यपि गाउसियन बीमहरू धातु लेजर एडिटिभ निर्माण उपकरणहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिएको छ, तिनीहरू अस्थिर मुद्रण गुणस्तर, कम ऊर्जा उपयोग, र एडिटिभ निर्माण प्रक्रियामा साँघुरो प्रक्रिया विन्डोज जस्ता गम्भीर कमजोरीहरूबाट ग्रस्त छन्। ती मध्ये, पाउडरको पग्लने प्रक्रिया र धातु लेजर एडिटिभ प्रक्रियाको क्रममा पग्लिएको पोखरीको गतिशीलता पाउडर तहको मोटाईसँग नजिकको सम्बन्ध छ। पाउडर स्प्ल्याशिंग र इरोसन क्षेत्रहरूको उपस्थितिको कारण, पाउडर तहको वास्तविक मोटाई सैद्धान्तिक अपेक्षा भन्दा बढी छ। दोस्रो, स्टीम स्तम्भले मुख्य पछाडिको जेट स्प्ल्याशहरूको कारण बनायो। धातुको वाष्प पछाडिको पर्खालसँग ठोक्किएर स्प्ल्याशहरू बनाउँछ, जुन पग्लिएको पोखरीको अवतल क्षेत्रको लम्बवत अगाडिको पर्खालमा स्प्रे गरिन्छ (चित्र ३ मा देखाइएको रूपमा)। लेजर बीम र स्प्ल्याशहरू बीचको जटिल अन्तरक्रियाको कारण, बाहिर निस्किएका स्प्ल्याशहरूले पछिल्ला पाउडर तहहरूको मुद्रण गुणस्तरलाई गम्भीर रूपमा असर गर्न सक्छ। थप रूपमा, पग्लिएको पोखरीमा किहोलहरूको गठनले मुद्रित भागहरूको गुणस्तरलाई पनि गम्भीर रूपमा असर गर्छ। छापिएको टुक्राको आन्तरिक छिद्रहरू मुख्यतया अस्थिर लकिङ प्वालहरूको कारणले हुन्छन्।
बीम आकार दिने प्रविधिमा दोषहरूको गठन संयन्त्र
बीम आकार दिने प्रविधिले एकैसाथ धेरै आयामहरूमा कार्यसम्पादन सुधार हासिल गर्न सक्छ, जुन अन्य आयामहरूलाई त्याग गर्ने लागतमा एक आयाममा कार्यसम्पादन सुधार गर्ने गौसियन बीमहरू भन्दा फरक छ। बीम आकार दिने प्रविधिले पग्लिएको पूलको तापक्रम वितरण र प्रवाह विशेषताहरूलाई सही रूपमा समायोजन गर्न सक्छ। लेजर ऊर्जाको वितरण नियन्त्रण गरेर, सानो तापक्रम ढाँचा भएको अपेक्षाकृत स्थिर पग्लिएको पूल प्राप्त गरिन्छ। उपयुक्त लेजर ऊर्जा वितरण पोरोसिटी र स्पटरिंग दोषहरूलाई दबाउन र धातुका भागहरूमा लेजर प्रिन्टिङको गुणस्तर सुधार गर्न लाभदायक छ। यसले उत्पादन दक्षता र पाउडर उपयोगमा विभिन्न सुधारहरू प्राप्त गर्न सक्छ। एकै समयमा, बीम आकार दिने प्रविधिले हामीलाई थप प्रशोधन रणनीतिहरू प्रदान गर्दछ, प्रक्रिया डिजाइनको स्वतन्त्रतालाई धेरै मुक्त गर्दछ, जुन लेजर एडिटिभ निर्माण प्रविधिमा क्रान्तिकारी प्रगति हो।
पोस्ट समय: फेब्रुअरी-२८-२०२४
