உலோக லேசர் சேர்க்கை உற்பத்தியில் கற்றை வடிவமைப்பு தொழில்நுட்பத்தின் பயன்பாடு

லேசர் சேர்க்கை உற்பத்தி (AM) தொழில்நுட்பம், அதன் உயர் உற்பத்தித் துல்லியம், வலுவான நெகிழ்வுத்தன்மை மற்றும் உயர் அளவிலான தானியக்கம் போன்ற நன்மைகளுடன், தானியங்கி, மருத்துவம், விண்வெளி போன்ற துறைகளில் உள்ள முக்கிய பாகங்களின் (ராக்கெட் எரிபொருள் முனைகள், செயற்கைக்கோள் ஆண்டெனா தாங்கிகள், மனித உள்வைப்புகள் போன்றவை) உற்பத்தியில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இந்தத் தொழில்நுட்பம், மூலப்பொருளின் கட்டமைப்பு மற்றும் செயல்திறனின் ஒருங்கிணைந்த உற்பத்தி மூலம், அச்சிடப்பட்ட பாகங்களின் கூட்டுச் செயல்திறனைப் பெரிதும் மேம்படுத்த முடியும். தற்போது, ​​லேசர் சேர்க்கை உற்பத்தித் தொழில்நுட்பம் பொதுவாக, உயர் மையம் மற்றும் குறைந்த விளிம்பு ஆற்றல் பரவலுடன் கூடிய ஒரு குவிக்கப்பட்ட காஸியன் கற்றையைப் பயன்படுத்துகிறது. இருப்பினும், இது பெரும்பாலும் உருகிய நிலையில் உயர் வெப்பச் சரிவுகளை உருவாக்குகிறது, இது துளைகள் மற்றும் பெரிய துகள்கள் உருவாக வழிவகுக்கிறது. கற்றை வடிவமைத்தல் தொழில்நுட்பம் இந்தப் பிரச்சனையைத் தீர்ப்பதற்கான ஒரு புதிய முறையாகும், இது லேசர் கற்றை ஆற்றலின் பரவலைச் சரிசெய்வதன் மூலம் அச்சிடும் செயல்திறனையும் தரத்தையும் மேம்படுத்துகிறது.

பாரம்பரிய கழித்தல் மற்றும் சமமான உற்பத்தி முறைகளுடன் ஒப்பிடுகையில், உலோக சேர்க்கை உற்பத்தி தொழில்நுட்பமானது குறுகிய உற்பத்தி சுழற்சி நேரம், உயர் செயலாக்கத் துல்லியம், அதிக மூலப்பொருள் பயன்பாட்டு விகிதம் மற்றும் பாகங்களின் நல்ல ஒட்டுமொத்த செயல்திறன் போன்ற நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது. எனவே, விண்வெளி, ஆயுதங்கள் மற்றும் உபகரணங்கள், அணுசக்தி, உயிரி மருந்துகள் மற்றும் ஆட்டோமொபைல்கள் போன்ற தொழில்களில் உலோக சேர்க்கை உற்பத்தி தொழில்நுட்பம் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. தனித்தனி அடுக்கின் கொள்கையின் அடிப்படையில், உலோக சேர்க்கை உற்பத்தியானது தூள் அல்லது கம்பியை உருக்குவதற்கு ஒரு ஆற்றல் மூலத்தைப் (லேசர், வில் அல்லது எலக்ட்ரான் கற்றை போன்றவை) பயன்படுத்துகிறது, பின்னர் இலக்கு பாகத்தை உற்பத்தி செய்ய அவற்றை அடுக்கு அடுக்காக அடுக்கி வைக்கிறது. இந்த தொழில்நுட்பம் சிறிய தொகுதிகள், சிக்கலான கட்டமைப்புகள் அல்லது தனிப்பயனாக்கப்பட்ட பாகங்களை உற்பத்தி செய்வதில் குறிப்பிடத்தக்க நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது. பாரம்பரிய நுட்பங்களைப் பயன்படுத்தி செயலாக்க முடியாத அல்லது கடினமாக இருக்கும் பொருட்களும் சேர்க்கை உற்பத்தி முறைகளைப் பயன்படுத்தி தயாரிப்பதற்கு ஏற்றவை. மேற்கூறிய நன்மைகள் காரணமாக, சேர்க்கை உற்பத்தி தொழில்நுட்பம் உள்நாட்டிலும் சர்வதேச அளவிலும் உள்ள அறிஞர்களிடமிருந்து பரவலான கவனத்தை ஈர்த்துள்ளது. கடந்த சில தசாப்தங்களில், சேர்க்கை உற்பத்தி தொழில்நுட்பம் விரைவான முன்னேற்றத்தை அடைந்துள்ளது. லேசர் சேர்க்கை உற்பத்தி உபகரணங்களின் தானியக்கம் மற்றும் நெகிழ்வுத்தன்மை, அத்துடன் உயர் லேசர் ஆற்றல் அடர்த்தி மற்றும் உயர் செயலாக்கத் துல்லியம் ஆகியவற்றின் விரிவான நன்மைகள் காரணமாக, மேலே குறிப்பிடப்பட்ட மூன்று உலோக சேர்க்கை உற்பத்தி தொழில்நுட்பங்களில் லேசர் சேர்க்கை உற்பத்தி தொழில்நுட்பம் மிக வேகமாக வளர்ந்துள்ளது.

லேசர் உலோக சேர்க்கை உற்பத்தி தொழில்நுட்பத்தை மேலும் LPBF மற்றும் DED எனப் பிரிக்கலாம். படம் 1, LPBF மற்றும் DED செயல்முறைகளின் ஒரு பொதுவான திட்ட வரைபடத்தைக் காட்டுகிறது. செலக்டிவ் லேசர் மெல்டிங் (SLM) என்றும் அழைக்கப்படும் LPBF செயல்முறையானது, ஒரு தூள் படுகையின் மேற்பரப்பில் ஒரு நிலையான பாதையில் உயர்-ஆற்றல் லேசர் கற்றைகளை ஸ்கேன் செய்வதன் மூலம் சிக்கலான உலோகக் கூறுகளை உற்பத்தி செய்ய முடியும். பின்னர், தூள் உருகி, அடுக்கு அடுக்காகத் திடமாகிறது. DED செயல்முறையானது முக்கியமாக இரண்டு அச்சிடும் செயல்முறைகளை உள்ளடக்கியது: லேசர் உருகுதல் படிவு மற்றும் லேசர் கம்பி ஊட்டல் சேர்க்கை உற்பத்தி. இந்த இரண்டு தொழில்நுட்பங்களும் உலோகத் தூள் அல்லது கம்பியை ஒரே நேரத்தில் செலுத்துவதன் மூலம் உலோகப் பாகங்களை நேரடியாக உற்பத்தி செய்யவும் பழுதுபார்க்கவும் முடியும். LPBF உடன் ஒப்பிடும்போது, ​​DED அதிக உற்பத்தித்திறனையும் பெரிய உற்பத்திப் பரப்பையும் கொண்டுள்ளது. கூடுதலாக, இந்த முறையானது கலப்புப் பொருட்கள் மற்றும் செயல்பாட்டுத் தரப்படுத்தப்பட்ட பொருட்களையும் வசதியாகத் தயாரிக்க முடியும். இருப்பினும், DED மூலம் அச்சிடப்பட்ட பாகங்களின் மேற்பரப்புத் தரம் எப்போதும் மோசமாகவே இருக்கும், மேலும் இலக்குப் பாகத்தின் பரிமாணத் துல்லியத்தை மேம்படுத்த அடுத்தடுத்த செயலாக்கம் தேவைப்படுகிறது.

தற்போதைய லேசர் சேர்க்கை உற்பத்திச் செயல்முறையில், குவிக்கப்பட்ட காஸியன் கற்றையே பொதுவாக ஆற்றல் மூலமாக உள்ளது. இருப்பினும், அதன் தனித்துவமான ஆற்றல் பரவல் (உயர் மையம், தாழ் விளிம்பு) காரணமாக, இது அதிக வெப்பச் சரிவுகளையும் உருகிய குளத்தின் நிலையற்ற தன்மையையும் ஏற்படுத்தக்கூடும். இதன் விளைவாக, அச்சிடப்பட்ட பாகங்களின் உருவாக்கும் தரம் மோசமாகிறது. மேலும், உருகிய குளத்தின் மைய வெப்பநிலை மிக அதிகமாக இருந்தால், அது குறைந்த உருகுநிலை கொண்ட உலோகத் தனிமங்களை ஆவியாக்கி, LBPF செயல்முறையின் நிலையற்ற தன்மையை மேலும் மோசமாக்கும். எனவே, நுண்துளைத்தன்மை அதிகரிப்பதால், அச்சிடப்பட்ட பாகங்களின் இயந்திரவியல் பண்புகளும் சோர்வு ஆயுளும் கணிசமாகக் குறைகின்றன. காஸியன் கற்றைகளின் சீரற்ற ஆற்றல் பரவலானது, குறைந்த லேசர் ஆற்றல் பயன்பாட்டுத் திறனுக்கும் அதிகப்படியான ஆற்றல் விரயத்திற்கும் வழிவகுக்கிறது. சிறந்த அச்சிடும் தரத்தை அடைவதற்காக, ஆற்றல் உள்ளீட்டின் சாத்தியக்கூறுகளைக் கட்டுப்படுத்தும் பொருட்டு, லேசர் சக்தி, ஸ்கேனிங் வேகம், தூள் அடுக்குத் தடிமன் மற்றும் ஸ்கேனிங் உத்தி போன்ற செயல்முறை அளவுருக்களை மாற்றுவதன் மூலம் காஸியன் கற்றைகளின் குறைபாடுகளை ஈடுசெய்வதை அறிஞர்கள் ஆராயத் தொடங்கியுள்ளனர். இந்த முறையின் மிகக் குறுகிய செயலாக்க வரம்பு காரணமாக, நிலையான இயற்பியல் வரம்புகள் மேலும் மேம்படுத்துவதற்கான சாத்தியக்கூறுகளைக் கட்டுப்படுத்துகின்றன. உதாரணமாக, லேசர் ஆற்றலையும் ஸ்கேனிங் வேகத்தையும் அதிகரிப்பதன் மூலம் உயர் உற்பத்தித் திறனை அடைய முடியும், ஆனால் இது பெரும்பாலும் அச்சிடும் தரத்தைக் குறைக்கும் விலையில் வருகிறது. சமீபத்திய ஆண்டுகளில், கற்றை வடிவமைப்பு உத்திகள் மூலம் லேசர் ஆற்றல் பரவலை மாற்றுவது, உற்பத்தித் திறனையும் அச்சிடும் தரத்தையும் கணிசமாக மேம்படுத்த முடியும், இது லேசர் சேர்க்கை உற்பத்தித் தொழில்நுட்பத்தின் எதிர்கால வளர்ச்சித் திசையாக மாறக்கூடும். கற்றை வடிவமைப்புத் தொழில்நுட்பம் என்பது பொதுவாக, விரும்பிய செறிவுப் பரவல் மற்றும் பரவல் பண்புகளைப் பெறுவதற்காக உள்ளீட்டுக் கற்றையின் அலைமுகப் பரவலைச் சரிசெய்வதைக் குறிக்கிறது. உலோகச் சேர்க்கை உற்பத்தித் தொழில்நுட்பத்தில் கற்றை வடிவமைப்புத் தொழில்நுட்பத்தின் பயன்பாடு படம் 2-இல் காட்டப்பட்டுள்ளது.

லேசர் சேர்க்கை உற்பத்தியில் கற்றை வடிவமைப்பு தொழில்நுட்பத்தின் பயன்பாடு

பாரம்பரிய காஸியன் கற்றை அச்சிடுதலின் குறைபாடுகள்

உலோக லேசர் சேர்க்கை உற்பத்தித் தொழில்நுட்பத்தில், லேசர் கற்றையின் ஆற்றல் பரவல், அச்சிடப்பட்ட பாகங்களின் தரத்தில் குறிப்பிடத்தக்க தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது. உலோக லேசர் சேர்க்கை உற்பத்தி உபகரணங்களில் காஸியன் கற்றைகள் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்பட்டாலும், சேர்க்கை உற்பத்திச் செயல்பாட்டில் நிலையற்ற அச்சிடும் தரம், குறைந்த ஆற்றல் பயன்பாடு மற்றும் குறுகிய செயல்முறை வரம்புகள் போன்ற கடுமையான குறைபாடுகளை அவை கொண்டுள்ளன. அவற்றுள், உலோக லேசர் சேர்க்கை உற்பத்திச் செயல்பாட்டின் போது தூளின் உருகுதல் செயல்முறையும், உருகிய குளத்தின் இயக்கவியலும் தூள் அடுக்கின் தடிமனுடன் நெருங்கிய தொடர்புடையவை. தூள் சிதறல் மற்றும் அரிப்பு மண்டலங்கள் இருப்பதால், தூள் அடுக்கின் உண்மையான தடிமன், கோட்பாட்டு எதிர்பார்ப்பை விட அதிகமாக உள்ளது. இரண்டாவதாக, நீராவித் தூண் முக்கிய பின்னோக்கிய சிதறல்களை ஏற்படுத்தியது. உலோக ஆவியானது பின் சுவருடன் மோதி சிதறல்களை உருவாக்குகிறது, அவை உருகிய குளத்தின் குழிவான பகுதிக்கு செங்குத்தாக முன் சுவரில் தெளிக்கப்படுகின்றன (படம் 3-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி). லேசர் கற்றைக்கும் சிதறல்களுக்கும் இடையிலான சிக்கலான இடைவினையின் காரணமாக, வெளியேற்றப்பட்ட சிதறல்கள் அடுத்தடுத்த தூள் அடுக்குகளின் அச்சிடும் தரத்தை கடுமையாகப் பாதிக்கக்கூடும். மேலும், உருகிய திரவக் குளத்தில் பூட்டுத் துளைகள் உருவாவதும் அச்சிடப்பட்ட பாகங்களின் தரத்தைக் கடுமையாகப் பாதிக்கிறது. அச்சிடப்பட்ட பாகத்தின் உள் துளைகள், முக்கியமாக நிலையற்ற பூட்டுத் துளைகளால் ஏற்படுகின்றன.

கற்றை வடிவமைப்பு தொழில்நுட்பத்தில் குறைபாடுகள் உருவாகும் வழிமுறை

பீம் ஷேப்பிங் தொழில்நுட்பமானது, ஒரே நேரத்தில் பல பரிமாணங்களில் செயல்திறன் மேம்பாட்டை அடைய முடியும். இது, மற்ற பரிமாணங்களைத் தியாகம் செய்து ஒரு பரிமாணத்தில் செயல்திறனை மேம்படுத்தும் காஸியன் கற்றைகளிலிருந்து வேறுபட்டது. பீம் ஷேப்பிங் தொழில்நுட்பமானது, உருகிய குளத்தின் வெப்பநிலை பரவல் மற்றும் பாய்வுப் பண்புகளைத் துல்லியமாகச் சரிசெய்ய முடியும். லேசர் ஆற்றலின் பரவலைக் கட்டுப்படுத்துவதன் மூலம், ஒரு சிறிய வெப்பநிலை சாய்வுடன் கூடிய ஒப்பீட்டளவில் நிலையான உருகிய குளம் பெறப்படுகிறது. பொருத்தமான லேசர் ஆற்றல் பரவலானது, நுண்துளைகள் மற்றும் சிதறல் குறைபாடுகளை அடக்குவதற்கும், உலோகப் பாகங்களில் லேசர் அச்சிடுதலின் தரத்தை மேம்படுத்துவதற்கும் நன்மை பயக்கும். இது உற்பத்தித் திறன் மற்றும் தூள் பயன்பாட்டில் பல்வேறு மேம்பாடுகளை அடைய முடியும். அதே நேரத்தில், பீம் ஷேப்பிங் தொழில்நுட்பம் நமக்கு அதிக செயலாக்க உத்திகளை வழங்குகிறது, இது செயல்முறை வடிவமைப்பின் சுதந்திரத்தை பெரிதும் விடுவிக்கிறது, இது லேசர் சேர்க்கை உற்பத்தி தொழில்நுட்பத்தில் ஒரு புரட்சிகரமான முன்னேற்றமாகும்.