Care este mai potrivit pentru imprimarea 3D pe metal, curățarea cu aspiratorul sau curățarea fluxului de aer?

一, Tehnologia de curățare cu vid: baza fizică a procesului EBM
1. Modul principal de funcționare
În tehnologia de topire cu fascicul de electroni (EBM), fasciculele de electroni de înaltă energie-topesc pulberile metalice strat câte unul în vid. Sistemul său de vid are trei sarcini principale:
Garanția căii fasciculului de electroni: Într-un vid înalt de 4 × 10 ⁻¹ Pa, calea medie liberă a fasciculului de electroni poate atinge zeci de metri. Acest lucru împiedică pierderea energiei atunci când fasciculul lovește moleculele de gaz și se asigură că bazinul de topire are o precizie de ± 0,2 mm.
Prevenirea oxidării materialelor: în vid, rata de oxidare a materialelor active precum aliajul de titan (Ti6Al4V) scade cu 99,7%, iar rata de recuperare a pulberii crește de la 75% în metoda SLM la 92%. Costul tipăririi unei pagini scade cu 30%.
Efect de degazare mai bun: Mediul de vid scade solubilitatea gazului în bazinul de topitură cu 80% și porozitatea de la 0,5% din SLM la 0,02%, ceea ce crește foarte mult durata de viață la oboseală a pieselor.
2. Planificați punerea în funcțiune a echipamentului
De exemplu, sistemul EBM de la Pfeiffer Vacuum din Germania utilizează o arhitectură de vid cu trei-nivele:
Pompa Roots și pompa rotativă cu palete lucrează împreună pentru a asigura o pompare brută, scăzând presiunea din cameră de la presiunea atmosferică la 10⁻¹ Pa în doar 3 minute.
Grup de pompe de vid înalt: pompa moleculară și pompa de sublimare cu titan funcționează împreună pentru a genera un vid de 5 × 10⁻⁵ Pa, care este cea mai mare nevoie de EBM pentru stabilitatea fasciculului de electroni.
Sistem pentru găsirea scurgerilor: Detectorul de scurgeri cu spectrometrul de masă cu heliu urmărește etanșarea camerei în timp real și menține rata de scurgere cumulată sub 1 × 10⁻⁹ Pa · m³/s pentru a menține procesul de imprimare stabil pentru o perioadă lungă de timp.
3. Limite ale procesului
Există în esență trei moduri prin care curățarea hoover este limitată:
Costurile echipamentelor sunt mari: sistemele de vid înalt reprezintă până la 40% din costul total al echipamentelor EBM, iar cheltuielile de întreținere sunt de 2,3 ori mai mari decât procedurile SLM.
Adaptabilitate limitată a materialului: funcționează numai cu procesul de topire cu fascicul de electroni și nu cu tehnologii de topire cu laser precum SLM.
Limitarea ciclului de fabricație: Pomparea cu vid ocupă 25% din ciclul de producție dintr-o singură bucată, ceea ce o face mult mai puțin eficientă atunci când se produc cantități mari.
2, Tehnologia de curățare a fluxului de aer: un mare pas înainte în procesul LPBF
1. Noi idei în tehnologie
EOS a produs AirSword pentru mașini mari LPBF (laser de topire în strat de pulbere). Sistemul de management al fluxului de aer aduce trei îmbunătățiri mari prin optimizarea dinamicii fluidelor:
Design de laminarizare: Prin utilizarea unui amestec de canale redresoare și aripioare de ghidare a aerului, deviația standard a vitezei fluxului de aer este redusă de la 1,2 m/s la 0,3 m/s, eliminând zona de vortex din interiorul cavității.
Controlul termodinamicii: aripioarele au lichid de răcire circulant în interiorul lor, care împiedică modificarea temperaturii fluxului de aer cu mai mult de 5 grade Celsius. Acest lucru oprește pulberea să se aglomereze din cauza stresului termic.
Cuplarea multor câmpuri fizice: a fost utilizată o simulare CFD pentru a îmbunătăți structura conductei de aer, ceea ce a condus la o eficiență de îndepărtare a fumului și a prafului de 98,7% într-o zonă de clădire de 1,5 m × 1,5 m. Acesta este cu 42% mai bun decât vechiul mod de ventilație încrucișată.
2. Exemple de implementare a ingineriei
Când utilizați echipamente AMCM M8K, sistemul AirSword™ prezintă o mulțime de beneficii:
Protecție pentru sistemul optic: transmisia lentilei de protecție rămâne la 99,2% chiar și după 200 de ore de imprimare continuă. Aceasta înseamnă că ciclul de întreținere durează de cinci ori mai mult decât în ​​cazul soluțiilor standard.
Utilizare mai bună a pulberii: nivelul de oxigen din cameră este menținut stabil sub 50 ppm, ceea ce scade rata de oxidare a pulberii de aliaj pe bază de nichel-de la 0,8% la 0,15%.
Revoluție în ceea ce privește cât de multe lucruri putem face: timpul ciclului de imprimare pentru fabricarea pieselor structurale de aviație care au 1m 1m 0,5m a fost redus la 72 de ore, ceea ce este cu 35% mai rapid decât metoda cu vid.
3. Limite tehnice
Utilizarea curățării cu flux de aer este limitată de următorii factori:
Limitarea activității materialelor: Pentru materialele care sunt foarte sensibile la oxidare, cum ar fi aliajele de titan, este necesară protecție cu un gaz inert (cum ar fi presiunea parțială a argonului 99,999%), ceea ce crește cheltuielile de exploatare.
Cerințe pentru echipamentul de etanșare: Pentru a împiedica particulele exterioare să pătrundă și să interfereze cu fluxul de aer, sistemul de conducte de aer trebuie să aibă un grad de protecție IP67.
Limită de dimensiune pentru clădiri: Dacă suprafața clădirii este mai mare de 2 m 2 m și lungimea canalului de flux de aer este mai mare decât valoarea critică a mecanicii fluidelor, este nevoie de un proiect independent de câmp eolian separat.
3, Matricea de decizie pentru adaptabilitatea procesului
Dimensiunea de evaluare: Tehnologia de curățare a fluxului de aer, Tehnologia de curățare cu aspirator
Topirea cu fascicul de electroni de proces utilizabil (EBM) și topirea cu strat de pulbere cu laser (LPBF)
Adaptabilitatea materialelor: materiale active, cum ar fi aliajele de titan și aliajele de crom cobalt și materiale obișnuite, cum ar fi aliajele de aluminiu și oțelul inoxidabil
Dimensiunea cladirii trebuie sa fie intre 0,35m 0,35m 0,38m si 1m 1m 0,5m (se poate face mai mare).
Cost ridicat al echipamentului (40% din costul total al echipamentului)
Eficiență scăzută a producției (25% utilizare hoover) și ridicată (capacitate de a rula tot timpul)
Unele locuri obișnuite pentru a le folosi sunt pe palele de turbine pentru motoarele de avioane, implanturi medicale, piese structurale uriașe pentru avioane și matrițe pentru mașini.