Ποιο είναι πιο κατάλληλο για μεταλλική τρισδιάστατη εκτύπωση, καθαρισμό με ηλεκτρική σκούπα ή καθαρισμό ροής αέρα;

一, Τεχνολογία καθαρισμού ηλεκτρικής σκούπας: η φυσική βάση της διαδικασίας EBM
1. Κύριος τρόπος λειτουργίας
Στην τεχνολογία τήξης δέσμης ηλεκτρονίων (EBM), οι δέσμες ηλεκτρονίων υψηλής-ενέργειας λιώνουν μεταλλικές σκόνες μία στρώση τη φορά στο κενό. Το σύστημα κενού του έχει τρεις κύριες εργασίες:
Εγγύηση της διαδρομής της δέσμης ηλεκτρονίων: Σε υψηλό κενό 4 × 10 ⁻1 Pa, η μέση ελεύθερη διαδρομή της δέσμης ηλεκτρονίων μπορεί να φτάσει τα δεκάδες μέτρα. Αυτό αποτρέπει την απώλεια ενέργειας όταν η δέσμη προσκρούει σε μόρια αερίου και διασφαλίζει ότι η δεξαμενή τήγματος είναι ακριβής με ακρίβεια ± 0,2 mm.
Πρόληψη οξείδωσης υλικών: Σε κενό, ο ρυθμός οξείδωσης ενεργών υλικών όπως το κράμα τιτανίου (Ti6Al4V) μειώνεται κατά 99,7%, και ο ρυθμός ανάκτησης σκόνης αυξάνεται από 75% στη μέθοδο SLM σε 92%. Το κόστος εκτύπωσης μιας σελίδας μειώνεται κατά 30%.
Καλύτερη επίδραση απαέρωσης: Το περιβάλλον κενού μειώνει τη διαλυτότητα αερίου στη δεξαμενή τήγματος κατά 80% και το πορώδες από 0,5% του SLM σε 0,02%, γεγονός που αυξάνει σημαντικά τη διάρκεια κόπωσης των εξαρτημάτων.
2. Σχέδιο για τη θέση σε χρήση του εξοπλισμού
Για παράδειγμα, το σύστημα EBM από το Pfeiffer Vacuum στη Γερμανία χρησιμοποιεί μια αρχιτεκτονική κενού τριών-επιπέδων:
Η αντλία Roots και η περιστροφική αντλία πτερυγίων συνεργάζονται για να παρέχουν πρόχειρη άντληση, μειώνοντας την πίεση στον θάλαμο από την ατμοσφαιρική πίεση στα 10-1 Pa σε μόλις 3 λεπτά.
Ομάδα αντλιών υψηλού κενού: Η μοριακή αντλία και η αντλία εξάχνωσης τιτανίου λειτουργούν μαζί για να δημιουργήσουν ένα κενό 5 × 10-5 Pa, το οποίο είναι οι υψηλότερες ανάγκες EBM για σταθερότητα δέσμης ηλεκτρονίων.
Σύστημα εύρεσης διαρροών: Ο ανιχνευτής διαρροής φασματόμετρου μάζας ηλίου παρακολουθεί τη σφράγιση του θαλάμου σε πραγματικό χρόνο και διατηρεί τον αθροιστικό ρυθμό διαρροής κάτω από 1 × 10-4 Pa · m³/s για να διατηρεί τη διαδικασία εκτύπωσης σταθερή για μεγάλο χρονικό διάστημα.
3. Όρια στη διαδικασία
Υπάρχουν ουσιαστικά τρεις τρόποι με τους οποίους περιορίζεται ο καθαρισμός hoover:
Το κόστος του εξοπλισμού είναι υψηλό: Τα συστήματα υψηλού κενού αντιπροσωπεύουν έως και το 40% του συνολικού κόστους του εξοπλισμού EBM και τα έξοδα συντήρησης είναι 2,3 φορές μεγαλύτερα από τις διαδικασίες SLM.
Περιορισμένη προσαρμοστικότητα υλικού: λειτουργεί μόνο με τη διαδικασία τήξης δέσμης ηλεκτρονίων και όχι με τεχνολογίες τήξης λέιζερ όπως το SLM.
Περιορισμός στον κύκλο κατασκευής: Η άντληση κενού καταλαμβάνει το 25% του κύκλου παραγωγής ενός τεμαχίου, γεγονός που την καθιστά πολύ λιγότερο αποτελεσματική όταν παράγονται μεγάλες ποσότητες.
2, Τεχνολογία καθαρισμού ροής αέρα: ένα μεγάλο βήμα προς τα εμπρός στη διαδικασία LPBF
1. Νέες ιδέες στην τεχνολογία
Η EOS παρήγαγε το AirSword για μεγάλες μηχανές LPBF (λέιζερ πούδρας τήξης σκόνης). Το σύστημα διαχείρισης ροής αέρα κάνει τρεις μεγάλες βελτιώσεις βελτιστοποιώντας τη δυναμική των υγρών:
Σχεδιασμός στρωματοποίησης: Με τη χρήση ενός μείγματος καναλιών ανορθωτή και πτερυγίων οδηγού αέρα, η τυπική απόκλιση της ταχύτητας ροής αέρα μειώνεται από το συνηθισμένο 1,2 m/s σε 0,3 m/s, απαλλαγώντας από τη ζώνη στροβιλισμού μέσα στην κοιλότητα.
Έλεγχος θερμοδυναμικής: Τα πτερύγια έχουν μέσα τους κυκλοφορούν ψυκτικό υγρό που εμποδίζει τη μεταβολή της θερμοκρασίας ροής αέρα κατά περισσότερο από 5 βαθμούς Κελσίου. Αυτό εμποδίζει τη συσσώρευση της σκόνης λόγω θερμικής καταπόνησης.
Σύζευξη πολλών φυσικών πεδίων: Χρησιμοποιήθηκε προσομοίωση CFD για τη βελτίωση της δομής του αεραγωγού, η οποία οδήγησε σε αποτελεσματικότητα αφαίρεσης καπνού και σκόνης 98,7% σε μια περιοχή κτιρίου 1,5 m × 1,5 m. Αυτός είναι 42% καλύτερος από τον παλιό τρόπο διασταυρούμενου αερισμού.
2. Παραδείγματα μηχανικής υλοποίησης
Όταν χρησιμοποιείτε εξοπλισμό AMCM M8K, το σύστημα AirSword™ παρουσιάζει πολλά πλεονεκτήματα:
Προστασία για το οπτικό σύστημα: Η διαπερατότητα του προστατευτικού φακού παραμένει στο 99,2% ακόμη και μετά από 200 ώρες συνεχούς εκτύπωσης. Αυτό σημαίνει ότι ο κύκλος συντήρησης διαρκεί πέντε φορές περισσότερο από ό,τι με τις τυπικές λύσεις.
Καλύτερη χρήση σκόνης: Το επίπεδο οξυγόνου στο θάλαμο διατηρείται σταθερό κάτω από 50 ppm, γεγονός που μειώνει τον ρυθμό οξείδωσης της σκόνης κράματος με βάση το νικέλιο- από 0,8% σε 0,15%.
Ανακάλυψη στο πόσα πράγματα μπορούμε να φτιάξουμε: Ο χρόνος του κύκλου εκτύπωσης για την κατασκευή δομικών εξαρτημάτων αεροσκαφών που είναι 1m 1m 0,5m μειώθηκε σε 72 ώρες, που είναι 35% ταχύτερος από τη μέθοδο κενού.
3. Τεχνικά όρια
Η χρήση καθαρισμού ροής αέρα περιορίζεται από τους ακόλουθους παράγοντες:
Περιορισμός στη δραστηριότητα του υλικού: Για υλικά που είναι πολύ ευαίσθητα στην οξείδωση, όπως τα κράματα τιτανίου, απαιτείται προστασία με αδρανές αέριο (όπως μερική πίεση αργού 99,999%), γεγονός που αυξάνει τα λειτουργικά έξοδα.
Απαιτήσεις για εξοπλισμό στεγανοποίησης: Για να μην εισχωρούν εξωτερικά σωματίδια και να μην παρεμποδίζουν τη ροή του αέρα, το σύστημα αεραγωγών πρέπει να έχει βαθμολογία προστασίας IP67.
Όριο μεγέθους για κτίρια: Εάν η επιφάνεια του κτιρίου είναι μεγαλύτερη από 2m 2m και το μήκος του καναλιού ροής αέρα είναι μεγαλύτερο από την κρίσιμη τιμή της μηχανικής των ρευστών, απαιτείται ένας χωρισμένος σχεδιασμός ανεξάρτητου αιολικού πεδίου.
3, Πίνακας απόφασης για προσαρμοστικότητα διαδικασίας
Διάσταση αξιολόγησης: Τεχνολογία καθαρισμού ροής αέρα, τεχνολογία καθαρισμού ηλεκτρικής σκούπας
Χρησιμοποιήσιμη διαδικασία τήξης δέσμης ηλεκτρονίων (EBM) και τήξη λέιζερ σκόνης κλίνης (LPBF)
Προσαρμοστικότητα υλικών: Ενεργά υλικά, όπως κράματα τιτανίου και κράματα χρωμίου κοβαλτίου, και κανονικά υλικά, όπως κράματα αλουμινίου και ανοξείδωτος χάλυβας
Το μέγεθος του κτιρίου πρέπει να είναι μεταξύ 0,35m 0,35m 0,38m και 1m 1m 0,5m (μπορεί να γίνει μεγαλύτερο).
Υψηλό κόστος εξοπλισμού (40% του συνολικού κόστους εξοπλισμού)
Χαμηλή απόδοση παραγωγής (25% χρήση hoover) και υψηλή (ικανότητα συνεχούς λειτουργίας)
Μερικά κοινά σημεία χρήσης τους είναι τα πτερύγια στροβίλων για κινητήρες αεροπλάνων, ιατρικά εμφυτεύματα, τεράστια δομικά μέρη για αεροπλάνα και καλούπια για αυτοκίνητα.