உலோக லேசர் சேர்க்கை உற்பத்தியில் கற்றை வடிவமைக்கும் தொழில்நுட்பத்தின் பயன்பாடு

லேசர் சேர்க்கை உற்பத்தி (AM) தொழில்நுட்பம், அதிக உற்பத்தித் துல்லியம், வலுவான நெகிழ்வுத்தன்மை மற்றும் அதிக அளவிலான தன்னியக்கமயமாக்கல் ஆகியவற்றின் நன்மைகளுடன், வாகனம், மருத்துவம், விண்வெளி போன்ற துறைகளில் (ராக்கெட் போன்றவை) முக்கிய கூறுகளின் உற்பத்தியில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. எரிபொருள் முனைகள், செயற்கைக்கோள் ஆண்டெனா அடைப்புக்குறிகள், மனித உள்வைப்புகள் போன்றவை). இந்த தொழில்நுட்பம் பொருள் கட்டமைப்பு மற்றும் செயல்திறனின் ஒருங்கிணைந்த உற்பத்தி மூலம் அச்சிடப்பட்ட பாகங்களின் கூட்டு செயல்திறனை பெரிதும் மேம்படுத்த முடியும். தற்போது, ​​லேசர் சேர்க்கை உற்பத்தி தொழில்நுட்பம் பொதுவாக உயர் மையம் மற்றும் குறைந்த விளிம்பு ஆற்றல் விநியோகம் கொண்ட ஒரு குவிய காசியன் கற்றை ஏற்றுக்கொள்கிறது. இருப்பினும், இது பெரும்பாலும் உருகுவதில் அதிக வெப்ப சாய்வுகளை உருவாக்குகிறது, இது துளைகள் மற்றும் கரடுமுரடான தானியங்களின் அடுத்தடுத்த உருவாக்கத்திற்கு வழிவகுக்கிறது. இந்தச் சிக்கலைத் தீர்க்க பீம் ஷேப்பிங் தொழில்நுட்பம் ஒரு புதிய முறையாகும், இது லேசர் கற்றை ஆற்றலின் விநியோகத்தை சரிசெய்வதன் மூலம் அச்சிடும் திறன் மற்றும் தரத்தை மேம்படுத்துகிறது.

பாரம்பரிய கழித்தல் மற்றும் சமமான உற்பத்தியுடன் ஒப்பிடுகையில், உலோக சேர்க்கை உற்பத்தி தொழில்நுட்பமானது குறுகிய உற்பத்தி சுழற்சி நேரம், அதிக செயலாக்க துல்லியம், அதிக பொருள் பயன்பாட்டு விகிதம் மற்றும் பாகங்களின் நல்ல ஒட்டுமொத்த செயல்திறன் போன்ற நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது. எனவே, விண்வெளி, ஆயுதங்கள் மற்றும் உபகரணங்கள், அணுசக்தி, உயிர்மருந்துகள் மற்றும் ஆட்டோமொபைல்கள் போன்ற தொழில்களில் உலோக சேர்க்கை உற்பத்தி தொழில்நுட்பம் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. தனித்தனி அடுக்கி வைக்கும் கொள்கையின் அடிப்படையில், உலோகச் சேர்க்கை உற்பத்தியானது தூள் அல்லது கம்பியை உருகுவதற்கு ஆற்றல் மூலத்தை (லேசர், ஆர்க் அல்லது எலக்ட்ரான் கற்றை போன்றவை) பயன்படுத்துகிறது, பின்னர் இலக்கு கூறுகளை உற்பத்தி செய்ய அடுக்காக அடுக்கி வைக்கிறது. இந்த தொழில்நுட்பம் சிறிய தொகுதிகள், சிக்கலான கட்டமைப்புகள் அல்லது தனிப்பயனாக்கப்பட்ட பாகங்களை தயாரிப்பதில் குறிப்பிடத்தக்க நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது. பாரம்பரிய நுட்பங்களைப் பயன்படுத்தி செயலாக்க முடியாத அல்லது கடினமாக இருக்கும் பொருட்கள் சேர்க்கை உற்பத்தி முறைகளைப் பயன்படுத்தி தயாரிக்க ஏற்றது. மேற்கூறிய நன்மைகள் காரணமாக, சேர்க்கை உற்பத்தி தொழில்நுட்பம் உள்நாட்டிலும் சர்வதேச அளவிலும் அறிஞர்களிடமிருந்து பரவலான கவனத்தை ஈர்த்துள்ளது. கடந்த சில தசாப்தங்களில், சேர்க்கை உற்பத்தி தொழில்நுட்பம் விரைவான முன்னேற்றம் அடைந்துள்ளது. லேசர் சேர்க்கை உற்பத்தி உபகரணங்களின் ஆட்டோமேஷன் மற்றும் நெகிழ்வுத்தன்மை மற்றும் அதிக லேசர் ஆற்றல் அடர்த்தி மற்றும் அதிக செயலாக்க துல்லியத்தின் விரிவான நன்மைகள் காரணமாக, லேசர் சேர்க்கை உற்பத்தி தொழில்நுட்பம் மேலே குறிப்பிட்டுள்ள மூன்று உலோக சேர்க்கை உற்பத்தி தொழில்நுட்பங்களில் வேகமாக வளர்ந்துள்ளது.

லேசர் உலோக சேர்க்கை உற்பத்தி தொழில்நுட்பத்தை மேலும் LPBF மற்றும் DED என பிரிக்கலாம். LPBF மற்றும் DED செயல்முறைகளின் பொதுவான திட்ட வரைபடத்தை படம் 1 காட்டுகிறது. தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட லேசர் மெல்டிங் (SLM) என்றும் அழைக்கப்படும் LPBF செயல்முறையானது, தூள் படுக்கையின் மேற்பரப்பில் ஒரு நிலையான பாதையில் உயர் ஆற்றல் கொண்ட லேசர் கற்றைகளை ஸ்கேன் செய்வதன் மூலம் சிக்கலான உலோகக் கூறுகளை உருவாக்க முடியும். பின்னர், தூள் உருகும் மற்றும் அடுக்கு அடுக்கு திடப்படுத்துகிறது. DED செயல்முறை முக்கியமாக இரண்டு அச்சிடும் செயல்முறைகளை உள்ளடக்கியது: லேசர் உருகும் படிவு மற்றும் லேசர் கம்பி உணவு சேர்க்கை உற்பத்தி. இந்த இரண்டு தொழில்நுட்பங்களும் உலோகத் தூள் அல்லது கம்பியை ஒத்திசைந்து உணவளிப்பதன் மூலம் உலோகப் பாகங்களை நேரடியாகத் தயாரித்து சரிசெய்ய முடியும். LPBF உடன் ஒப்பிடும்போது, ​​DED அதிக உற்பத்தித் திறன் மற்றும் பெரிய உற்பத்திப் பகுதியைக் கொண்டுள்ளது. கூடுதலாக, இந்த முறை கலப்பு பொருட்கள் மற்றும் செயல்பாட்டு தரப்படுத்தப்பட்ட பொருட்களையும் வசதியாக தயாரிக்க முடியும். இருப்பினும், DED ஆல் அச்சிடப்பட்ட பகுதிகளின் மேற்பரப்பு தரம் எப்போதும் மோசமாக இருக்கும், மேலும் இலக்கு கூறுகளின் பரிமாண துல்லியத்தை மேம்படுத்த அடுத்தடுத்த செயலாக்கம் தேவைப்படுகிறது.

தற்போதைய லேசர் சேர்க்கை உற்பத்தி செயல்பாட்டில், கவனம் செலுத்தப்பட்ட காசியன் கற்றை பொதுவாக ஆற்றல் மூலமாகும். இருப்பினும், அதன் தனித்துவமான ஆற்றல் விநியோகம் (உயர் மையம், குறைந்த விளிம்பு) காரணமாக, இது அதிக வெப்ப சாய்வு மற்றும் உருகும் குளத்தின் உறுதியற்ற தன்மையை ஏற்படுத்தும். இதன் விளைவாக அச்சிடப்பட்ட பாகங்களின் மோசமான உருவாக்கம் தரம். கூடுதலாக, உருகிய குளத்தின் மைய வெப்பநிலை அதிகமாக இருந்தால், அது குறைந்த உருகுநிலை உலோக உறுப்புகளை ஆவியாகி, LBPF செயல்முறையின் உறுதியற்ற தன்மையை மேலும் மோசமாக்கும். எனவே, போரோசிட்டி அதிகரிப்புடன், அச்சிடப்பட்ட பாகங்களின் இயந்திர பண்புகள் மற்றும் சோர்வு வாழ்க்கை கணிசமாகக் குறைக்கப்படுகிறது. காஸியன் கற்றைகளின் சீரற்ற ஆற்றல் விநியோகம் குறைந்த லேசர் ஆற்றல் பயன்பாட்டு திறன் மற்றும் அதிகப்படியான ஆற்றல் கழிவுகளுக்கு வழிவகுக்கிறது. சிறந்த அச்சிடும் தரத்தை அடைவதற்காக, ஆற்றல் உள்ளீட்டின் சாத்தியத்தை கட்டுப்படுத்த, லேசர் சக்தி, ஸ்கேனிங் வேகம், தூள் அடுக்கு தடிமன் மற்றும் ஸ்கேனிங் உத்தி போன்ற செயல்முறை அளவுருக்களை மாற்றியமைப்பதன் மூலம் காஸியன் கற்றைகளின் குறைபாடுகளை ஈடுசெய்வதை அறிஞர்கள் ஆராயத் தொடங்கியுள்ளனர். இந்த முறையின் மிகக் குறுகிய செயலாக்க சாளரத்தின் காரணமாக, நிலையான இயற்பியல் வரம்புகள் மேலும் மேம்படுத்துவதற்கான வாய்ப்பைக் கட்டுப்படுத்துகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, லேசர் சக்தி மற்றும் ஸ்கேனிங் வேகத்தை அதிகரிப்பது அதிக உற்பத்தி செயல்திறனை அடையலாம், ஆனால் பெரும்பாலும் அச்சிடும் தரத்தை தியாகம் செய்யும் செலவில் வருகிறது. சமீபத்திய ஆண்டுகளில், கற்றை வடிவமைக்கும் உத்திகள் மூலம் லேசர் ஆற்றல் விநியோகத்தை மாற்றுவது உற்பத்தி திறன் மற்றும் அச்சிடும் தரத்தை கணிசமாக மேம்படுத்தலாம், இது லேசர் சேர்க்கை உற்பத்தி தொழில்நுட்பத்தின் எதிர்கால வளர்ச்சி திசையாக மாறக்கூடும். பீம் வடிவமைக்கும் தொழில்நுட்பம் பொதுவாக உள்ளீடு கற்றையின் அலைமுனை விநியோகத்தை சரிசெய்து விரும்பிய தீவிரம் விநியோகம் மற்றும் பரவல் பண்புகளை பெறுவதைக் குறிக்கிறது. உலோக சேர்க்கை உற்பத்தி தொழில்நுட்பத்தில் கற்றை வடிவமைக்கும் தொழில்நுட்பத்தின் பயன்பாடு படம் 2 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது.

லேசர் சேர்க்கை உற்பத்தியில் பீம் வடிவமைக்கும் தொழில்நுட்பத்தின் பயன்பாடு

பாரம்பரிய காசியன் கற்றை அச்சிடலின் குறைபாடுகள்

உலோக லேசர் சேர்க்கை உற்பத்தி தொழில்நுட்பத்தில், லேசர் கற்றையின் ஆற்றல் விநியோகம் அச்சிடப்பட்ட பாகங்களின் தரத்தில் குறிப்பிடத்தக்க தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது. உலோக லேசர் சேர்க்கை உற்பத்தி சாதனங்களில் காஸியன் கற்றைகள் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்பட்டாலும், அவை நிலையற்ற அச்சிடும் தரம், குறைந்த ஆற்றல் பயன்பாடு மற்றும் சேர்க்கை உற்பத்தி செயல்பாட்டில் குறுகிய செயல்முறை ஜன்னல்கள் போன்ற கடுமையான குறைபாடுகளால் பாதிக்கப்படுகின்றன. அவற்றில், தூளின் உருகும் செயல்முறை மற்றும் உலோக லேசர் சேர்க்கை செயல்முறையின் போது உருகிய குளத்தின் இயக்கவியல் ஆகியவை தூள் அடுக்கின் தடிமனுடன் நெருக்கமாக தொடர்புடையவை. தூள் தெறித்தல் மற்றும் அரிப்பு மண்டலங்கள் இருப்பதால், தூள் அடுக்கின் உண்மையான தடிமன் கோட்பாட்டு எதிர்பார்ப்பை விட அதிகமாக உள்ளது. இரண்டாவதாக, நீராவி நெடுவரிசை முக்கிய பின்தங்கிய ஜெட் ஸ்பிளாஸ்களை ஏற்படுத்தியது. உலோக நீராவி பின் சுவருடன் மோதி தெறிக்கிறது, அவை உருகிய குளத்தின் குழிவான பகுதிக்கு செங்குத்தாக முன் சுவரில் தெளிக்கப்படுகின்றன (படம் 3 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது). லேசர் கற்றை மற்றும் தெறிப்புகளுக்கு இடையிலான சிக்கலான தொடர்பு காரணமாக, வெளியேற்றப்பட்ட ஸ்பிளாஸ்கள் அடுத்தடுத்த தூள் அடுக்குகளின் அச்சிடும் தரத்தை தீவிரமாக பாதிக்கலாம். கூடுதலாக, உருகும் குளத்தில் கீஹோல்களின் உருவாக்கம் அச்சிடப்பட்ட பாகங்களின் தரத்தை தீவிரமாக பாதிக்கிறது. அச்சிடப்பட்ட துண்டின் உள் துளைகள் முக்கியமாக நிலையற்ற பூட்டுதல் துளைகளால் ஏற்படுகின்றன.

கற்றை வடிவமைக்கும் தொழில்நுட்பத்தில் குறைபாடுகளை உருவாக்கும் வழிமுறை

பீம் வடிவமைக்கும் தொழில்நுட்பம் ஒரே நேரத்தில் பல பரிமாணங்களில் செயல்திறன் மேம்பாட்டை அடைய முடியும், இது மற்ற பரிமாணங்களை தியாகம் செய்யும் செலவில் ஒரு பரிமாணத்தில் செயல்திறனை மேம்படுத்தும் காஸியன் கற்றைகளிலிருந்து வேறுபட்டது. பீம் வடிவமைக்கும் தொழில்நுட்பம் உருகும் குளத்தின் வெப்பநிலை விநியோகம் மற்றும் ஓட்ட பண்புகளை துல்லியமாக சரிசெய்ய முடியும். லேசர் ஆற்றலின் விநியோகத்தைக் கட்டுப்படுத்துவதன் மூலம், சிறிய வெப்பநிலை சாய்வு கொண்ட ஒப்பீட்டளவில் நிலையான உருகிய குளம் பெறப்படுகிறது. சரியான லேசர் ஆற்றல் விநியோகம் போரோசிட்டி மற்றும் ஸ்பட்டரிங் குறைபாடுகளை அடக்குவதற்கும், உலோக பாகங்களில் லேசர் பிரிண்டிங்கின் தரத்தை மேம்படுத்துவதற்கும் நன்மை பயக்கும். இது உற்பத்தி திறன் மற்றும் தூள் பயன்பாட்டில் பல்வேறு முன்னேற்றங்களை அடைய முடியும். அதே நேரத்தில், கற்றை வடிவமைக்கும் தொழில்நுட்பம் நமக்கு அதிக செயலாக்க உத்திகளை வழங்குகிறது, செயல்முறை வடிவமைப்பின் சுதந்திரத்தை பெரிதும் விடுவிக்கிறது, இது லேசர் சேர்க்கை உற்பத்தி தொழில்நுட்பத்தில் ஒரு புரட்சிகர முன்னேற்றமாகும்.