మెటల్ లేజర్ సంకలిత తయారీలో బీమ్ షేపింగ్ టెక్నాలజీ అప్లికేషన్

లేజర్ సంకలిత తయారీ (AM) సాంకేతికత, అధిక ఉత్పాదక ఖచ్చితత్వం, బలమైన వశ్యత మరియు అధిక స్థాయి ఆటోమేషన్ యొక్క ప్రయోజనాలతో, ఆటోమోటివ్, మెడికల్, ఏరోస్పేస్ మొదలైన రంగాలలో (రాకెట్ వంటివి) కీలక భాగాల తయారీలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది. ఇంధన నాజిల్‌లు, ఉపగ్రహ యాంటెన్నా బ్రాకెట్‌లు, మానవ ఇంప్లాంట్లు మొదలైనవి). ఈ సాంకేతికత మెటీరియల్ నిర్మాణం మరియు పనితీరు యొక్క సమగ్ర తయారీ ద్వారా ముద్రిత భాగాల కలయిక పనితీరును బాగా మెరుగుపరుస్తుంది. ప్రస్తుతం, లేజర్ సంకలిత తయారీ సాంకేతికత సాధారణంగా అధిక కేంద్రం మరియు తక్కువ అంచు శక్తి పంపిణీతో కేంద్రీకృత గాస్సియన్ పుంజంను స్వీకరిస్తుంది. అయినప్పటికీ, ఇది తరచుగా కరిగే సమయంలో అధిక ఉష్ణ ప్రవణతలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇది తదుపరి రంధ్రాల మరియు ముతక ధాన్యాల ఏర్పాటుకు దారితీస్తుంది. బీమ్ షేపింగ్ టెక్నాలజీ అనేది ఈ సమస్యను పరిష్కరించడానికి ఒక కొత్త పద్ధతి, ఇది లేజర్ బీమ్ శక్తి పంపిణీని సర్దుబాటు చేయడం ద్వారా ప్రింటింగ్ సామర్థ్యం మరియు నాణ్యతను మెరుగుపరుస్తుంది.

సాంప్రదాయ వ్యవకలనం మరియు సమానమైన తయారీతో పోలిస్తే, మెటల్ సంకలిత తయారీ సాంకేతికత తక్కువ తయారీ చక్రం సమయం, అధిక ప్రాసెసింగ్ ఖచ్చితత్వం, అధిక పదార్థ వినియోగ రేటు మరియు భాగాల యొక్క మంచి మొత్తం పనితీరు వంటి ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది. అందువల్ల, ఏరోస్పేస్, ఆయుధాలు మరియు పరికరాలు, అణుశక్తి, బయోఫార్మాస్యూటికల్స్ మరియు ఆటోమొబైల్స్ వంటి పరిశ్రమలలో మెటల్ సంకలిత తయారీ సాంకేతికత విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది. వివిక్త స్టాకింగ్ సూత్రం ఆధారంగా, మెటల్ సంకలిత తయారీ అనేది పౌడర్ లేదా వైర్‌ను కరిగించడానికి శక్తి వనరును (లేజర్, ఆర్క్ లేదా ఎలక్ట్రాన్ పుంజం వంటివి) ఉపయోగిస్తుంది, ఆపై లక్ష్య భాగాన్ని తయారు చేయడానికి వాటిని పొరల వారీగా పేర్చుతుంది. ఈ సాంకేతికత చిన్న బ్యాచ్‌లు, సంక్లిష్ట నిర్మాణాలు లేదా వ్యక్తిగతీకరించిన భాగాలను ఉత్పత్తి చేయడంలో గణనీయమైన ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది. సాంప్రదాయ పద్ధతులను ఉపయోగించి ప్రాసెస్ చేయలేని లేదా కష్టంగా ఉండే పదార్థాలు కూడా సంకలిత తయారీ పద్ధతులను ఉపయోగించి తయారీకి అనుకూలంగా ఉంటాయి. పైన పేర్కొన్న ప్రయోజనాల కారణంగా, సంకలిత తయారీ సాంకేతికత దేశీయంగా మరియు అంతర్జాతీయంగా పండితుల నుండి విస్తృత దృష్టిని ఆకర్షించింది. గత కొన్ని దశాబ్దాలలో, సంకలిత తయారీ సాంకేతికత వేగవంతమైన పురోగతిని సాధించింది. లేజర్ సంకలిత తయారీ పరికరాల ఆటోమేషన్ మరియు వశ్యత, అలాగే అధిక లేజర్ శక్తి సాంద్రత మరియు అధిక ప్రాసెసింగ్ ఖచ్చితత్వం యొక్క సమగ్ర ప్రయోజనాల కారణంగా, లేజర్ సంకలిత తయారీ సాంకేతికత పైన పేర్కొన్న మూడు మెటల్ సంకలిత తయారీ సాంకేతికతలలో అత్యంత వేగంగా అభివృద్ధి చేయబడింది.

లేజర్ మెటల్ సంకలిత తయారీ సాంకేతికతను LPBF మరియు DEDగా విభజించవచ్చు. మూర్తి 1 LPBF మరియు DED ప్రక్రియల యొక్క సాధారణ స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రాన్ని చూపుతుంది. సెలెక్టివ్ లేజర్ మెల్టింగ్ (SLM) అని కూడా పిలువబడే LPBF ప్రక్రియ, పౌడర్ బెడ్ యొక్క ఉపరితలంపై స్థిర మార్గంలో అధిక-శక్తి లేజర్ కిరణాలను స్కాన్ చేయడం ద్వారా సంక్లిష్ట లోహ భాగాలను తయారు చేయగలదు. అప్పుడు, పొడి పొరల వారీగా కరుగుతుంది మరియు ఘనీభవిస్తుంది. DED ప్రక్రియలో ప్రధానంగా రెండు ప్రింటింగ్ ప్రక్రియలు ఉంటాయి: లేజర్ మెల్టింగ్ డిపాజిషన్ మరియు లేజర్ వైర్ ఫీడింగ్ సంకలిత తయారీ. ఈ రెండు సాంకేతికతలు నేరుగా మెటల్ పౌడర్ లేదా వైర్‌ను సమకాలీకరించడం ద్వారా మెటల్ భాగాలను తయారు చేయగలవు మరియు మరమ్మత్తు చేయగలవు. LPBFతో పోలిస్తే, DED అధిక ఉత్పాదకత మరియు పెద్ద తయారీ ప్రాంతాన్ని కలిగి ఉంది. అదనంగా, ఈ పద్ధతిలో మిశ్రమ పదార్థాలు మరియు క్రియాత్మకంగా శ్రేణీకృత పదార్థాలను కూడా సౌకర్యవంతంగా సిద్ధం చేయవచ్చు. అయినప్పటికీ, DED ద్వారా ముద్రించబడిన భాగాల ఉపరితల నాణ్యత ఎల్లప్పుడూ తక్కువగా ఉంటుంది మరియు లక్ష్య భాగం యొక్క డైమెన్షనల్ ఖచ్చితత్వాన్ని మెరుగుపరచడానికి తదుపరి ప్రాసెసింగ్ అవసరం.

ప్రస్తుత లేజర్ సంకలిత తయారీ ప్రక్రియలో, కేంద్రీకృత గాస్సియన్ పుంజం సాధారణంగా శక్తి వనరుగా ఉంటుంది. అయినప్పటికీ, దాని ప్రత్యేక శక్తి పంపిణీ (హై సెంటర్, తక్కువ అంచు) కారణంగా, ఇది అధిక ఉష్ణ ప్రవణతలు మరియు మెల్ట్ పూల్ యొక్క అస్థిరతకు కారణమవుతుంది. ఫలితంగా ముద్రించిన భాగాల నాణ్యత ఏర్పడలేదు. అదనంగా, కరిగిన పూల్ యొక్క మధ్య ఉష్ణోగ్రత చాలా ఎక్కువగా ఉంటే, అది తక్కువ ద్రవీభవన స్థానం లోహ మూలకాలను ఆవిరి చేస్తుంది, ఇది LBPF ప్రక్రియ యొక్క అస్థిరతను మరింత తీవ్రతరం చేస్తుంది. అందువల్ల, సచ్ఛిద్రత పెరుగుదలతో, యాంత్రిక లక్షణాలు మరియు ముద్రిత భాగాల అలసట జీవితం గణనీయంగా తగ్గుతుంది. గాస్సియన్ కిరణాల అసమాన శక్తి పంపిణీ కూడా తక్కువ లేజర్ శక్తి వినియోగ సామర్థ్యం మరియు అధిక శక్తి వ్యర్థాలకు దారితీస్తుంది. మెరుగైన ముద్రణ నాణ్యతను సాధించడానికి, పండితులు శక్తి ఇన్‌పుట్ యొక్క అవకాశాన్ని నియంత్రించడానికి లేజర్ పవర్, స్కానింగ్ స్పీడ్, పౌడర్ లేయర్ మందం మరియు స్కానింగ్ స్ట్రాటజీ వంటి ప్రక్రియ పారామితులను సవరించడం ద్వారా గాస్సియన్ కిరణాల లోపాలను పరిహారాన్ని అన్వేషించడం ప్రారంభించారు. ఈ పద్ధతి యొక్క చాలా ఇరుకైన ప్రాసెసింగ్ విండో కారణంగా, స్థిర భౌతిక పరిమితులు మరింత ఆప్టిమైజేషన్ యొక్క అవకాశాన్ని పరిమితం చేస్తాయి. ఉదాహరణకు, లేజర్ పవర్ మరియు స్కానింగ్ వేగాన్ని పెంచడం వలన అధిక ఉత్పాదక సామర్థ్యాన్ని సాధించవచ్చు, కానీ తరచుగా ప్రింటింగ్ నాణ్యతను త్యాగం చేసే ఖర్చుతో వస్తుంది. ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, బీమ్ షేపింగ్ స్ట్రాటజీల ద్వారా లేజర్ శక్తి పంపిణీని మార్చడం వలన ఉత్పాదక సామర్థ్యం మరియు ముద్రణ నాణ్యత గణనీయంగా మెరుగుపడుతుంది, ఇది లేజర్ సంకలిత తయారీ సాంకేతికత యొక్క భవిష్యత్తు అభివృద్ధి దిశగా మారవచ్చు. బీమ్ షేపింగ్ టెక్నాలజీ సాధారణంగా ఇన్‌పుట్ బీమ్ యొక్క వేవ్‌ఫ్రంట్ పంపిణీని కావలసిన తీవ్రత పంపిణీ మరియు ప్రచారం లక్షణాలను పొందేందుకు సర్దుబాటు చేయడాన్ని సూచిస్తుంది. మెటల్ సంకలిత తయారీ సాంకేతికతలో బీమ్ షేపింగ్ టెక్నాలజీ అప్లికేషన్ మూర్తి 2లో చూపబడింది.

లేజర్ సంకలిత తయారీలో బీమ్ షేపింగ్ టెక్నాలజీ అప్లికేషన్

సాంప్రదాయ గాస్సియన్ బీమ్ ప్రింటింగ్ యొక్క లోపాలు

మెటల్ లేజర్ సంకలిత తయారీ సాంకేతికతలో, లేజర్ పుంజం యొక్క శక్తి పంపిణీ ముద్రిత భాగాల నాణ్యతపై గణనీయమైన ప్రభావాన్ని చూపుతుంది. మెటల్ లేజర్ సంకలిత తయారీ పరికరాలలో గాస్సియన్ కిరణాలు విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నప్పటికీ, అవి అస్థిరమైన ముద్రణ నాణ్యత, తక్కువ శక్తి వినియోగం మరియు సంకలిత తయారీ ప్రక్రియలో ఇరుకైన ప్రక్రియ విండోలు వంటి తీవ్రమైన లోపాలతో బాధపడుతున్నాయి. వాటిలో, పౌడర్ యొక్క ద్రవీభవన ప్రక్రియ మరియు మెటల్ లేజర్ సంకలిత ప్రక్రియలో కరిగిన పూల్ యొక్క డైనమిక్స్ పొడి పొర యొక్క మందంతో దగ్గరి సంబంధం కలిగి ఉంటాయి. పౌడర్ స్ప్లాషింగ్ మరియు ఎరోషన్ జోన్‌ల ఉనికి కారణంగా, పౌడర్ లేయర్ యొక్క అసలు మందం సైద్ధాంతిక అంచనా కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. రెండవది, ఆవిరి కాలమ్ ప్రధాన వెనుకబడిన జెట్ స్ప్లాష్‌లకు కారణమైంది. మెటల్ ఆవిరి వెనుక గోడతో ఢీకొని స్ప్లాష్‌లను ఏర్పరుస్తుంది, ఇవి కరిగిన పూల్ యొక్క పుటాకార ప్రాంతానికి లంబంగా ముందు గోడ వెంట స్ప్రే చేయబడతాయి (మూర్తి 3లో చూపిన విధంగా). లేజర్ పుంజం మరియు స్ప్లాష్‌ల మధ్య సంక్లిష్ట పరస్పర చర్య కారణంగా, ఎజెక్ట్ చేయబడిన స్ప్లాష్‌లు తదుపరి పౌడర్ లేయర్‌ల ప్రింటింగ్ నాణ్యతను తీవ్రంగా ప్రభావితం చేస్తాయి. అదనంగా, మెల్ట్ పూల్‌లో కీహోల్స్ ఏర్పడటం కూడా ముద్రించిన భాగాల నాణ్యతను తీవ్రంగా ప్రభావితం చేస్తుంది. ముద్రించిన ముక్క యొక్క అంతర్గత రంధ్రాలు ప్రధానంగా అస్థిర లాకింగ్ రంధ్రాల వల్ల ఏర్పడతాయి.

బీమ్ షేపింగ్ టెక్నాలజీలో లోపాల ఏర్పాటు విధానం

బీమ్ షేపింగ్ టెక్నాలజీ ఏకకాలంలో బహుళ కోణాలలో పనితీరు మెరుగుదలను సాధించగలదు, ఇది ఇతర పరిమాణాలను త్యాగం చేసే ఖర్చుతో ఒక కోణంలో పనితీరును మెరుగుపరిచే గాస్సియన్ కిరణాల నుండి భిన్నంగా ఉంటుంది. బీమ్ షేపింగ్ టెక్నాలజీ మెల్ట్ పూల్ యొక్క ఉష్ణోగ్రత పంపిణీ మరియు ప్రవాహ లక్షణాలను ఖచ్చితంగా సర్దుబాటు చేస్తుంది. లేజర్ శక్తి పంపిణీని నియంత్రించడం ద్వారా, ఒక చిన్న ఉష్ణోగ్రత ప్రవణతతో సాపేక్షంగా స్థిరమైన కరిగిన కొలను పొందబడుతుంది. సచ్ఛిద్రత మరియు స్పుట్టరింగ్ లోపాలను అణిచివేసేందుకు మరియు లోహ భాగాలపై లేజర్ ప్రింటింగ్ నాణ్యతను మెరుగుపరచడానికి తగిన లేజర్ శక్తి పంపిణీ ప్రయోజనకరంగా ఉంటుంది. ఇది ఉత్పత్తి సామర్థ్యం మరియు పొడి వినియోగంలో వివిధ మెరుగుదలలను సాధించగలదు. అదే సమయంలో, బీమ్ షేపింగ్ టెక్నాలజీ మాకు మరిన్ని ప్రాసెసింగ్ వ్యూహాలను అందిస్తుంది, ఇది లేజర్ సంకలిత తయారీ సాంకేతికతలో విప్లవాత్మక పురోగతి అయిన ప్రాసెస్ డిజైన్ యొక్క స్వేచ్ఛను గొప్పగా విముక్తి చేస్తుంది.