Uchapishaji wa 3D wa chuma cha kulisha unga, inajulikana kama BOM, ni mchakato unaotumia kilisha poda kusafirisha unga wa chuma hadi kwenye dimbwi la kuyeyuka la leza, na hutumia mionzi ya leza kuyeyusha na kufinya tena unga, na hivyo kutoa sehemu za chuma moja kwa moja. Ina faida za ukubwa mkubwa wa ukingo wa bidhaa, usindikaji wa haraka, na uwezo wa kufikia uchapishaji wa sehemu tata ya upinde rangi. Wakati huo huo, pia ina hasara kama vile udhibiti wa ubora wa sehemu ngumu na mwonekano mbaya wa sehemu. Makala haya yanatoa muhtasari wa hali ya kiufundi ya uchapishaji wa 3D wa chuma cha kulisha unga na kuchambua mwelekeo wake zaidi wa maendeleo.

1 Ulinganisho wa michakato kadhaa ya kawaida ya uchapishaji ya 3D ya chuma

Kwa uchapishaji wa chuma wa 3D, njia za kawaida zinazotumiwa ni uchapishaji wa waya wa arc (kifupi kama WAAM), uchapishaji wa kulisha unga (kwa kifupi LDM) na uchapishaji wa kuweka unga (SLM) Ulinganisho mfupi wa sifa zao na matumizi yanayofaa umeonyeshwa kwenye Jedwali 1.

Kama inavyoonekana kutoka kwenye jedwali hapo juu, uchapishaji wa kulisha unga una faida za kipekee: unaweza kuchanganya nyenzo nyingi ili kukamilisha uchapishaji wa gradient, pamoja na sehemu kubwa na mahitaji ya kupunguza uzito na miundo ya ndani ya mkondo wa mtiririko. Hii inafanya kuwa isiyoweza kubadilishwa kwa sasa.

2 Masuala ya kiufundi ya uchapishaji wa 3D wa kulisha unga na hatua zao za kukabiliana

2.1 Uchambuzi wa masuala ya kiufundi ya uchapishaji wa 3D wa kulisha unga

Katika uchapishaji wa 3D wa kulisha poda, wakati wa usindikaji, doa la laser na pua ya kulisha unga husogea kwa usawa chini ya kiendeshi cha utaratibu wa mwendo. Ambapo doa husogea, bwawa la kuyeyuka hutengenezwa, na wakati huo huo, unga huanguka ndani ya bwawa la kuyeyuka ili kuunda kiboreshaji cha kazi kilichochapishwa. Katika mchakato wa uchapishaji baada ya vigezo vya mchakato kuamua, bado kuna masuala kadhaa ambayo yanahitaji tahadhari maalum:

Uchapishaji mara nyingi hufanyika kwenye substrate; na substrate hapo awali ni baridi. Baada ya kipindi cha uchapishaji, substrate na workpiece mpya iliyochapishwa ina joto fulani. Sehemu ndogo ya baridi bila shaka itachukua kiasi kikubwa cha joto haraka, na kusababisha joto la chini la bwawa lililoyeyuka wakati wa usindikaji wa awali. Hii ndiyo sababu kuu ambayo husababisha matatizo ya ubora karibu na substrate.

Utaratibu wa mwendo ni sare katika mwendo wa mstari, lakini si sare katika mikunjo na pembe. Baada ya muda, bulge ya uchapishaji itaundwa kwenye bends na pembe; vivyo hivyo, kiuno kilichoanguka kitaundwa kwenye sehemu ya uchapishaji ya moja kwa moja.

Tofauti ya urefu wa uso wa workpiece itasababisha pua ya kulisha poda kuwa karibu au mbali zaidi na uso wa workpiece. Mwakisiko mwepesi wa bwawa la kuyeyuka utasababisha unga kuyeyuka na kuganda tena kwenye pua ya kulisha unga na kutengeneza miunga. Mara baada ya agglomerates kuanguka kwenye bwawa la kuyeyuka, watasababisha protrusions ya mtu binafsi juu ya uso wa workpiece, ambapo pores huundwa kwa urahisi; uwepo wa agglomerati kwenye pua kwa muda mrefu utasababisha pua kufungwa kwa urahisi, na kusababisha vigezo vya kulisha poda kubadilika.

Protrusions na depressions juu ya uso workpiece husababisha hali ya kuzingatia ya laser juu ya uso workpiece kubadilika, ambayo itaathiri athari ya laser juu ya uso workpiece, na kisha kusababisha msongamano laser nguvu kubadilika wakati wa usindikaji workpiece.

Mabadiliko ya passiv ya vigezo vya mchakato kutokana na hali ya uso isiyofaa ya workpiece ni sababu kuu katika nyufa za workpiece.

Kwa hiyo, chini ya hali ya mipangilio ya parameta ya mchakato unaofaa, mchakato wa kulisha unga usioridhisha na kasi ya harakati ya doa isiyo sawa wakati wa uchapishaji wa 3D ni sababu kuu muhimu zinazosababisha kasoro za workpiece. Kasi ya harakati ya mwanga ni mdogo na sifa za majibu ya nguvu ya muundo wa mitambo, na haiwezekani kufikia hali nzuri kabisa; uundaji wa agglomerati kwenye pua ya kulisha poda, kumwaga agglomerati, na kuziba kwa pua ya kulisha poda pia ni matukio ya bahati mbaya bila sheria maalum. Pointi hizi zote mbili ni ngumu kushughulikia moja kwa moja.

2.2 Hatua za kukabiliana na ugumu wa kulisha poda uchapishaji wa 3D

Katika matumizi ya sasa ya uhandisi, vitambuzi vya halijoto ya rangi mbili au kamera zilizoyeyushwa za kugundua bwawa mara nyingi hutumika kufuatilia halijoto au maumbile ya bwawa lililoyeyushwa na kufanya udhibiti wa umeme wa leza, ambao ni wa manufaa kwa kukabiliana na athari za hali ya baridi ya substrate kwenye bwawa la kuyeyuka.

Bila kuzingatia joto la substrate, inaweza kuonekana kutoka kwa uchambuzi wa 2.1 kwamba utulivu wa kasi ya harakati ya doa mwanga na mabadiliko ya hali ya kulisha poda itaathiri bwawa la kuyeyuka, na hivyo kusababisha kasoro za ubora. Kwa kuwa mabadiliko tulivu ya kasi ya mwendo wa doa nyepesi na vigezo vya hali ya kulisha poda ni vigumu kudhibiti moja kwa moja katika mazoezi ya uhandisi, bwawa la kuyeyuka linaweza pia kubadilishwa katika mwelekeo wa manufaa kwa kufuatilia hali ya bwawa iliyoyeyushwa na kudhibiti vigezo vingine vya mchakato ipasavyo.

Sehemu ya mwanga husogea polepole kwenye kona, ambayo itasababisha laser kuchukua hatua kwenye uso wa kazi kwa muda mrefu, kwa hivyo joto la bwawa la kuyeyuka litaongezeka ipasavyo. Kwa kulinganisha, kwa sehemu za moja kwa moja, joto la bwawa la kuyeyuka linapaswa kuwa chini kidogo kuliko ile ya kona.

Wakati sehemu ya kazi imeporomoka, sehemu ya mwanga inapopita kwenye eneo lililoporomoka, nishati ya leza hutawanywa kwenye bwawa la kuyeyushwa kwa sababu sehemu ya muunganiko wa lenzi baada ya kupita kwenye lenzi inayoangazia iko juu ya sehemu ya kazi, na halijoto ya taa. bwawa la kuyeyuka pia litakuwa chini.

Kulingana na uchambuzi ulio hapo juu, kwa kuchukua ugunduzi wa halijoto ya bwawa lililoyeyushwa kama mfano, mkakati mpya wa kudhibiti unaweza kutolewa - kwa kufuatilia halijoto ya bwawa lililoyeyushwa, wakati tabaka chache za kwanza za substrate ni baridi, joto la bwawa lililoyeyuka. ufuatiliaji hutumika kama pembejeo kufanya udhibiti wa kitanzi kilichofungwa cha nguvu ya laser ili kukabiliana na ushawishi wa hali ya baridi ya substrate kwenye bwawa la kuyeyuka; na baada ya joto la substrate kuingia katika hali ya moto, wakati joto la bwawa la kuyeyuka limegunduliwa kuwa la chini sana, inamaanisha kuwa mahali pa mwanga hupitia eneo lililoanguka. Kulingana na kupotoka kati ya joto linalolengwa na joto linalofaa, vifaa vinadhibitiwa ili kupunguza uwiano wa kasi ya harakati kulingana na sheria fulani ili kupanua wakati wa hatua ya laser kwenye uso wa sehemu ya kazi na wakati wa poda kuanguka, ambayo inaweza kujaza kiatomati. eneo lililoporomoka.

Kwa kweli, bwawa la kuyeyuka halijatulia, kama maji yanayochemka. Chini ya athari ya leza, chuma kilichoyeyushwa chini kinaendelea kuviringika kwenda juu. Joto la chuma kilichoyeyushwa kinachozunguka kutoka chini lazima liwe chini kuliko joto la awali la chuma kilichoyeyushwa kwenye uso, ambayo itasababisha kupotoka fulani katika kipimo cha joto cha bwawa la kuyeyuka. Kwa kuongeza, ikiwa kamera inatumiwa kufuatilia mofolojia ya bwawa la kuyeyuka, mofolojia ya uso wa bwawa la kuyeyuka pia haina msimamo kwa sababu ya kuviringika na kupasuka kwa bwawa la kuyeyuka, pamoja na athari ya kupuliza ya gesi ya kulisha unga na gesi ya kinga juu ya bwawa la kuyeyuka. Kwa hiyo, wakati wa kuunda algorithm ya udhibiti, tahadhari inapaswa kulipwa kwa kuchuja na kupima wastani ili kuepuka athari mbaya za kupotoka kwa kipimo kwenye udhibiti wa kitanzi kilichofungwa.

3 Matarajio ya viwanda ya kulisha poda uchapishaji wa 3D

Kwa sasa, uchapishaji wa wire arc feeding (WAAM) unaendelea kwa kasi kwa sababu ya kasi yake ya haraka na utendakazi wa baadhi ya sehemu hata kuzidi castings za kitamaduni; SLM inapanuka kwa kasi kwa sababu ya sehemu zake nzuri, kupunguza uzito bora kwa vifaa vya kazi vilivyo na mahitaji ya muundo wa ndani, na karibu hakuna ushiriki wa mwongozo katika mchakato wa uzalishaji baada ya vigezo vya mchakato kuamuliwa; wakati uchapishaji wa kulisha poda (LDM) unabanwa hatua kwa hatua kwa sababu inahitaji uingiliaji kati zaidi wa mikono katika mchakato wa usindikaji na si bora hasa katika kasi ya uzalishaji. Hata hivyo, uchapishaji wa kulisha poda hauwezi kubadilishwa: sehemu za kazi za gradient na vipengele vya uchapishaji vinavyobadilika na sehemu kubwa za kimuundo zilizo na vipengele maalum zinaweza kukamilika tu kwa uchapishaji wa kulisha unga. Aidha, sifa za uchapishaji wa kulisha poda ambayo inaweza kurekebisha muundo wa sehemu wakati wowote inaweza kuendeleza vifaa vya kupima nyenzo za juu kwa ajili ya maendeleo ya nyenzo mpya, ambayo ni ya umuhimu mkubwa kwa maendeleo ya sayansi ya vifaa vya ndani. Kwa hiyo, uchapishaji wa kulisha poda (LDM) ina nafasi yake maalum ya maendeleo na umuhimu.

Kupitia ulinganisho wa michakato mitatu ya uchapishaji ya 3D iliyoorodheshwa katika Jedwali 1, hasara ya kulisha poda uchapishaji wa 3D (LDM) ikilinganishwa na uchapishaji wa safu ya waya (WAAM) ni kasi ya usindikaji, na hasara ikilinganishwa na uchapishaji wa unga wa 3D (SLM) ni usahihi wa sehemu; kasi ya usindikaji wa kulisha poda uchapishaji wa 3D ni vigumu kufikia uboreshaji wa kiasi kikubwa, lakini kwa kuboresha usahihi wa sehemu, matukio ya matumizi ya uchapishaji wa 3D ya kulisha poda (LDM) yatapanuliwa kwa kasi. Kuchanganya uchapishaji wa 3D wa kulisha poda na usagaji na ukataji wa kitamaduni, kubuni na kutengeneza vifaa vya kuunganishwa vya vituo vingi vya kuongeza na kupunguza, kutambua ubadilishaji wa uchapishaji wa nyongeza na utengenezaji wa kupunguza. Wakati kituo kimoja kinafanya kazi ya kulisha poda uchapishaji wa 3D au kusaga na kukata, vituo vingine hutumiwa kupoza vifaa vya kazi vilivyochapishwa ili kusubiri kusaga na kukata. Kwa kutumia seti ya vifaa vya kuongeza na kupunguza ili kufanya uchapishaji wa ziada na kusaga na kukata kwenye sehemu nyingi, ufanisi wa uzalishaji hautapunguzwa sana wakati wa kuboresha usahihi wa sehemu za bidhaa. Hii itaunda faida kubwa zaidi ya uchapishaji wa unga wa 3D (SLM) na kupanua kwa kiasi kikubwa matukio ya utumaji wa uchapishaji wa 3D wa kulisha poda (LDM).

Kuunganishwa kwa unga wa kulisha uchapishaji wa 3D na kusaga na kukata ni hatua ngumu. Ni muhimu kutatua matatizo ya nafasi ya anga ya bidhaa na kuratibu mabadiliko katika mchakato wa kuongeza na kupunguza. Hii inahitaji maendeleo na uvumbuzi katika maendeleo ya programu ya kupanga trajectory; pia ni muhimu kutatua tatizo la mchanganyiko wa mchakato kati ya kuongeza na kupunguza: kwa mfano, maji ya kukata hayawezi kutumika katika mchakato wa kusaga na kukata, vinginevyo maji ya kukata mabaki yataathiri utungaji wa sehemu katika mchakato wa uchapishaji unaofuata.

4 Hitimisho

Kulisha poda uchapishaji wa 3D ina faida za kasi ya uchapishaji ya haraka, saizi ya sehemu isiyo na kikomo, na uchapishaji wa gradient, ambayo inafanya kuwa isiyoweza kubadilishwa katika uwanja wa 3D uchapishaji. Utafiti unaolengwa juu ya teknolojia ya kudhibiti bwawa la kuyeyushwa na teknolojia ya nyenzo za kuongeza na kupunguza kwa ajili ya kulisha poda uchapishaji wa 3D unaweza kupunguza utegemezi wa kulisha poda uchapishaji wa 3D kwa wafanyakazi wa mchakato, kupanua kwa ufanisi matukio ya maombi ya uchapishaji wa 3D ya unga, na kuleta manufaa makubwa ya kijamii.