A tecnulugia di fabricazione additiva laser (AM), cù i so vantaghji di una alta precisione di fabricazione, una forte flessibilità è un altu gradu d'automatizazione, hè largamente usata in a fabricazione di cumpunenti chjave in campi cum'è l'automobile, a medicina, l'aerospaziale, etc. ugelli di carburante, supporti di antenne satellitari, implanti umani, etc.).Sta tecnulugia pò migliurà assai u rendiment di cumminazione di parti stampate attraversu a fabricazione integrata di struttura è prestazione di materiale.Attualmente, a tecnulugia di fabricazione additiva laser adopta generalmente un fasciu Gaussian focalizatu cù un centru altu è una distribuzione d'energia di punta bassa.Tuttavia, spessu genera gradienti termali elevati in a fusione, purtendu à a furmazione successiva di pori è grani grossi.A tecnulugia di forma di fasciu hè un novu metudu per risolve stu prublema, chì migliurà l'efficienza è a qualità di stampa aghjustendu a distribuzione di l'energia di u fasciu laser.
In cunfrontu cù a sottrazione tradiziunale è a fabricazione equivalente, a tecnulugia di fabricazione additiva di metalli hà vantaghji cum'è u tempu di ciculu di fabricazione brevi, una alta precisione di trasfurmazioni, un altu tassu d'utilizazione di materiale è un bonu rendimentu generale di e parti.Dunque, a tecnulugia di fabricazione additiva di metalli hè largamente usata in industrii cum'è l'aerospaziale, l'arme è l'equipaggiu, l'energia nucleare, i biofarmaceutici è l'automobile.Basatu annantu à u principiu di stacking discretu, a fabricazione di additivi metallici utilizza una fonte d'energia (cum'è laser, arcu, o fasciu di elettroni) per fonde a polvera o u filu, è poi impila strata per strata per fabricà u cumpunente di destinazione.Sta tecnulugia hà vantaghji significativi in a pruduzzione di picculi lotti, strutture cumplessi, o parti persunalizati.I materiali chì ùn ponu esse o sò difficiuli di processà cù e tecniche tradiziunali sò ancu adattati per a preparazione cù metudi di fabricazione additiva.A causa di i vantaghji sopra, a tecnulugia di fabricazione additiva hà attiratu una grande attenzione da i studiosi in u paese è à l'internaziunale.In l'ultimi decennii, a tecnulugia di fabricazione additiva hà fattu un prugressu rapidu.A causa di l'automatizazione è a flessibilità di l'equipaggiu di fabricazione di additivi laser, è ancu di i vantaghji cumpleti di una alta densità d'energia laser è una alta precisione di trasfurmazione, a tecnulugia di fabricazione di additivi laser hà sviluppatu u più veloce trà e trè tecnulugia di fabricazione additiva di metalli sopra citate.
A tecnulugia di fabricazione additiva di metalli laser pò esse più divisa in LPBF è DED.A Figura 1 mostra un schema schematicu tipicu di i prucessi LPBF è DED.U prucessu LPBF, cunnisciutu ancu com'è Selective Laser Melting (SLM), pò fabricà cumpunenti di metalli cumplessi scannendu raggi laser d'alta energia longu un percorsu fissu nantu à a superficia di un lettu di polvera.Allora, u polveru si scioglie è si solidifica capa per capa.U prucessu DED include principalmente dui prucessi di stampa: a deposizione di fusione laser è a fabricazione additiva di alimentazione di filu laser.Tramindui sti tecnulugii ponu direttamente fabricà è riparà e parti metalliche alimentate in modu sincronu di polvere di metallu o filu.Comparatu à LPBF, DED hà una produttività più altu è una zona di fabricazione più grande.Inoltre, stu metudu pò ancu preparà cunvenemente materiali cumposti è materiali funzionalmente classificati.In ogni casu, a qualità di a superficia di e parti stampate da DED hè sempre povera, è u prucessu sussegwente hè necessariu per migliurà a precisione dimensionale di u cumpunente di destinazione.
In u prucessu di fabricazione additiva laser attuale, u fasciu gaussianu focalizatu hè di solitu a fonte d'energia.In ogni casu, per via di a so distribuzione di energia unica (altu centru, bordu bassu), hè prubabile di causà alti gradienti termichi è inestabilità di a piscina di fusione.Risultatu in una qualità di formatura povera di e parti stampate.Inoltre, se a temperatura di u centru di a piscina fusa hè troppu altu, pruvucarà l'elementi metallichi di u puntu di fusione à vaporizà, aggravando ancu a inestabilità di u prucessu LBPF.Per quessa, cù un aumentu di a porosità, e proprietà meccaniche è a vita di fatigue di i pezzi stampati sò significativamente ridotti.A distribuzione di l'energia irregolare di i fasci gaussiani porta ancu à una bassa efficienza di usu di l'energia laser è un eccessivu di sprechi d'energia.Per ottene una qualità di stampa megliu, i studiosi anu cuminciatu à spiegà cumpensà i difetti di i fasci di Gauss mudificà i paràmetri di u prucessu, cum'è a putenza laser, a velocità di scansione, u grossu di a capa di polvera è a strategia di scanning, per cuntrullà a pussibilità di input di energia.A causa di a finestra di prucessu assai stretta di stu metudu, limitazioni fisiche fissi limitanu a pussibilità di più ottimisazione.Per esempiu, l'aumentu di a putenza laser è a velocità di scansione ponu ottene una alta efficienza di fabricazione, ma spessu vene à u costu di sacrificà a qualità di stampa.In l'ultimi anni, cambià a distribuzione di l'energia laser per mezu di strategie di forma di fasciu pò migliurà significativamente l'efficienza di a fabricazione è a qualità di stampa, chì ponu diventà a direzzione futura di sviluppu di a tecnulugia di fabricazione additiva laser.A tecnulugia di forma di fasciu si riferisce in generale à l'aghjustà a distribuzione di fronti d'onda di u fasciu di input per ottene a distribuzione d'intensità desiderata è e caratteristiche di propagazione.L'applicazione di a tecnulugia di forma di fasciu in a tecnulugia di fabricazione additiva di metalli hè mostrata in Figura 2.
Applicazione di a tecnulugia di forma di fasciu in a fabricazione additiva laser
I difetti di a stampa tradiziunale gaussiana
In a tecnulugia di fabricazione additiva laser di metalli, a distribuzione di l'energia di u fasciu laser hà un impattu significativu nantu à a qualità di e parti stampate.Ancu s'è i fasci gaussiani sò stati largamente usati in l'equipaggiu di fabricazione additiva laser di metalli, soffrenu di svantaghji seri, cum'è a qualità di stampa inestabile, l'utilizazione di l'energia bassa è i finestri di prucessu stretti in u prucessu di fabricazione additiva.Frà elli, u prucessu di fusione di u polveru è a dinamica di a piscina fusa durante u prucessu di additivu laser di metallu sò strettamente ligati à u grossu di a capa di polvera.A causa di a prisenza di e zoni di spruzzi di polveri è di erosione, u grossu propiu di a capa di polvera hè più altu ch'è l'aspettazione teorica.Siconda, a colonna di vapore hà causatu i principali spruzzi di jet backward.U vapore di metallu collide cù u muru posteriore per furmà splashes, chì sò sprayed along the front wall perpendicular to the concave area of the funden pool (cum'è mostra in Figura 3).A causa di l'interazzione cumplessa trà u fasciu laser è i spruzzi, i splashes ejected ponu affettà seriamente a qualità di stampa di i strati di polveri successivi.Inoltre, a furmazione di chjavi in a piscina di fusione afecta ancu seriamente a qualità di e parti stampate.I pori internu di u pezzu stampatu sò principalmente causati da i buchi di serratura inestabile.
U mecanismu di furmazione di difetti in a tecnulugia di forma di fasciu
A tecnulugia di forma di fasciu pò ottene u migliuramentu di u rendiment in parechje dimensioni simultaneamente, chì hè diversu da i fasci gaussiani chì migliurà u rendiment in una dimensione à u costu di sacrificà altre dimensioni.A tecnulugia di forma di fasciu pò aghjustà accuratamente a distribuzione di a temperatura è e caratteristiche di u flussu di a piscina di fusione.Per cuntrullà a distribuzione di l'energia laser, hè ottenuta una piscina fusa relativamente stabile cù una piccula gradiente di temperatura.A distribuzione d'energia laser appropritata hè benefica per a suppressione di porosità è difetti di sputtering, è per migliurà a qualità di stampa laser nantu à parti metalliche.Pò ottene diverse migliure in l'efficienza di a produzzione è l'utilizazione di polvera.À u listessu tempu, a tecnulugia di forma di fasciu ci furnisce più strategie di trasfurmazioni, liberando assai a libertà di u disignu di u prucessu, chì hè un prugressu rivoluzionariu in a tecnulugia di fabricazione additiva laser.
Tempu di Postu: Feb-28-2024