Аддитивное производство предполагает создание компонентов путем постепенного добавления слоев материала. Лазер используется для расплавления материала, дающего жизнь изделию.
В последние годы методы аддитивного производства стали очень популярными как для прогрессивного улучшения с технологической точки зрения, так и для снижения стоимости технологии. Кроме того, неоспорима огромная гибкость, которую обеспечивает этот процесс по сравнению с традиционными технологиями удаления стружки. В этой статье мы проанализируем процесс аддитивного производства с осаждением металла и центральную роль, которую лазерная технология играет в этом контексте.
Методы аддитивного производства
Идея АМ проста и основана на плавлении подложки лазерным лучом . Конечным результатом является материал, отложенный в очень локализованной области. Эти методы особенно полезны для:
- ремонт поврежденных компонентов;
- добавление материала в местах, где во время строительства происходит изменение конструкции;
- необходимость изготовления деталей сложной формы , преодолевая технологические ограничения стружкоудаляющих машин (например, путем внесения изменений в сечения в местах, недоступных для инструментов).
На практике эта концепция не нова: в прошлом в промышленности эти процессы выполнялись с использованием методов ручной сварки, возвращая металл электродной сваркой там, где материала не хватало. Классическим примером является перенос материала на пресс-формы или поврежденные элементы для последующей обработки на станках. Однако это медленный, трудоемкий и неточный метод. Настоящим прорывом, который лежит в основе современного метода аддитивного производства, является использование лазера, который позволяет в автоматическом и точном процессе добавлять материал с высоким структурным качеством и низкими тепловыми искажениями.
В зависимости от настройки процесса существуют два различных метода лазерных аддитивных процессов.
- Добавление порошка, который ранее был помещен на платформу и локально расплавлен лазером, который обычно используется в 3D-принтерах .
- Впрыск материала в виде порошка в ванну расплава, предварительно созданную лазерным лучом. Обычно используется для ремонта поврежденных компонентов, требующих переноса материала.
Stampa 3D con laser
Что касается первой технологии, то существуют различные патенты на разные способы быстрого производства, но в основном все они основаны на последовательности повторяющихся шагов.
- Первоначальная подготовка слоя порошка ограниченной толщины с помощью лезвия, которое скользит по слою внизу.
- Локальное слияние через лазерный луч, который направляется системой зеркал только на интересующие точки (где вы действительно хотите добавить материал к изделию).
- Вертикальное опускание стола на небольшую ступеньку.
Этот процесс позволяет получать полностью функциональные 3D-детали даже с хорошим качеством поверхности без необходимости возвращать деталь обратно на станки для удаления стружки. Обрабатываемые материалы могут быть полимерами , такими как нейлон, или различными металлическими сплавами , включая титан. По сути, эти методы основаны на концепции быстрого прототипирования , но преследуют цель быстрого производства , где единственными входными данными является 3D-модель CAD, а результатом является готовая деталь.
Ремонт деталей с лазерной наплавкой
Что касается второй технологии, то материал можно наносить на уже существующие и/или уже обработанные детали, что является большим преимуществом. Основа этого процесса, известного как «лазерная плакировка» (или по-английски « laser cladding »), состоит во впрыскивании добавленного материала: используется внешнее сопло , которое направляет порошковый материал непосредственно в плавильную ванну, на которой он фокусируется. лазер. В зависимости от типа сопла и размера пятна луча процесс может выполняться на больших или локальных участках. Также и в этом случае на рынке существуют различные запатентованные решения, разработанные различными производителями.
Этот метод может применяться к изделиям из керамики, титановых сплавов, никеля, кобальта или нержавеющей стали. Областью применения этой технологии является ремонт существующих элементов, которые столкнулись с явлениями износа и при которых было бы невыгодно изготавливать новое изделие с нуля. Примерами изделий, изготовленных по этой технологии, являются: турбины высокого и низкого давления, изготовленные из никелевых сплавов, титановые лопатки или, как правило, детали высокой сложности и с высокой добавленной стоимостью.
