Překračování hranic inteligentní výroby: Průlomy a aplikace CML hybridní multi-laserové koaxiální kompozitní technologie při výrobě titanových slitin

Titaniové slitiny se díky své vysoké pevnosti, nízké hustotě, odolnosti proti korozi a biokompatibilitě staly populárním materiálem v oborech jako vyspělá technika a průmysl 3C. Tradiční výrobní procesy (například kování a lití) však čelí výzvám, jako je obtížné tváření složitých konstrukcí, nízké využití materiálu a vysoké náklady. CML Hybrid technologie společnosti Enigma umožňuje čtyřcestné kompozitní zpracování, včetně kompozice vícevlnových laserů, laserově obloukové kompozice, kompozice drátu a prášku a kompozice ochranného plynu. Tato technologie je vhodná pro materiály s proměnným složením a gradientní materiály, pro přímé slitinové aditivní výrobní procesy, přípravu materiálů s vysokou propustností a kontrolu mikrostruktury – což jsou klíčové směry výzkumu v DED technologii. Navíc splňuje inženýrské aplikační požadavky DED technologie na zlepšení kompatibility aditivních materiálů, efektivity aditivní výroby, přesnosti, výkonu a složitosti komponent. Aplikace této technologie mění výrobu komponent z titanových slitin a poskytuje nové řešení pro scénáře vysoké přesnosti a vysokého výkonu.

Technické principy

Vícevlnová laserová koaxiální kompozice: Tato technologie využívá šest nezávisle řízených laserových modulů a dosahuje vícevlnové laserové koaxiální kompozice, což výrazně zvyšuje absorpční rychlost laseru vysoce odrazivými materiály, jako jsou slitiny titanu.

Koaxiální kompozice laseru a oblouku: Nezávisle řízené tepelné zdroje laseru a oblouku jsou použity v kombinaci, přičemž se střídají dva procesy. Energie oblouku a energie laseru jsou dynamicky sladěny v reálném čase, aby vytvořily synergický efekt „laserového předehřátí-obloukového povrchového návaru“, čímž se zlepší rychlost a přesnost výroby materiálů pro aditivní výrobu.

Koaxiální kompozice filamentu a prášku: Podporuje současné dávkování slitiny titanového filamentu a prášku, umožňuje tak tisk gradientních materiálů.

Výhody hybridní technologie CML více-laserové koaxiální kompozice slitin titanu výroba

Pokud jde o fyzikální vlastnosti, jako je lomová houževnatost, jsou vzorky slitiny titanu TC11 vyrobené pomocí laserové aditivní výroby výrazně lepší než vzorky vyrobené tradičními kovářskými metodami.

Porovnáním výkonu vzorků slitiny titanu TC11 vyrobených pomocí laserové aditivní výroby a kování za podmínek pokojové teploty: Co se týká pevnosti, vzorky vyrobené pomocí laserové aditivní výroby vykazují anizotropii, ale jejich pevnost je srovnatelná s kovanými vzorky. Pokud jde o lomovou houževnatost, vzorky vyrobené laserovou aditivní výrobou mají výrazně vyšší lomovou houževnatost než kované vzorky. Navíc je lomová houževnatost vzorků vyrobených drátovým procesem o 17 % vyšší než u vzorků vyrobených práškovým procesem.

Pokud jde o účinnost tváření a využití materiálu, je technologie laserového vedení drátu lepší než technologie laserového vedení prášku.

Efektivita výroby pomocí laserového nanášení drátu je ≥1 kg/h, zatímco u nanášení prášku je 0,6 kg/h. Za stejných podmínek výkonu laseru je účinnost depozice při použití drátu přibližně o 40 % vyšší než u prášku. Kromě toho činí míra využití materiálu u procesu s drátem přibližně 100 %, zatímco u procesu s práškem je to asi 60 %. Proces s drátem dosahuje o 40 % vyšší míry využití materiálu ve srovnání s procesem s práškem.

Zkušební blok procesu s drátem

Zkušební blok depozice prášku

Celková kvalita vzorků vyrobených pomocí technologie CML Hybrid multi-laser coaxial composite odpovídá normovým požadavkům.

Chyba tloušťky stěny u vzorků slitiny titanu TC11 vyrobených technologií laserového přívodu drátu je v rozmezí ±0,3 mm, přičemž vnitřní vady splňují úroveň AAA ultrazvukového testování kovů a mechanické vlastnosti odpovídají požadavkům na součástky.

Kromě toho využití technologie aditivní výroby pro výrobu komponent z titanové slitiny přináší výhody, jako je nízká hmotnost, vysoká účinnost a vysoká přesnost.

Enigma nabízí komplexní řešení pro výrobu komponent ze slitiny titanu v různých průmyslových odvětvích, včetně lodního stavitelství, telekomunikací a automobilového průmyslu, od vývoje materiálových procesů až po sériovou výrobu. Technologie CML Hybrid víceúrovňového koaxiálního laserového svařování překonává výzvy spojené s přesností, efektivitou a náklady v aditivní výrobě slitin titanu prostřednictvím synergické inovace různých procesů a stává se tak „rušitelem“ na poli vysokého strojírenství, čímž dodává nový impulz průmyslové výrobě v různých oblastech.