Las aleaciones de titanio, con su alta resistencia, baja densidad, resistencia a la corrosión y biocompatibilidad, se han convertido en un material popular en campos como el equipo de alta gama y la industria 3C. Sin embargo, los procesos tradicionales de fabricación (como el forjado y la fundición) enfrentan desafíos tales como dificultad para formar estructuras complejas, baja utilización del material y altos costos. La tecnología híbrida CML de Enigma, de láseres múltiples coaxiales compuestos, permite un procesamiento compuesto de cuatro en uno, incluyendo láseres de múltiples longitudes de onda compuestos, láser-arco compuesto, alambre-polvos compuestos y gas protector compuesto. Esta tecnología es adecuada para materiales de gradiente de composición variable, fabricación aditiva con aleación in situ, preparación de materiales de alto rendimiento, y control de microestructura, que son direcciones clave de investigación en la tecnología DED. Además, cumple con los requisitos de aplicación ingenieril de la tecnología DED para mejorar la compatibilidad de los materiales aditivos, la eficiencia de fabricación aditiva, la precisión, el desempeño y la complejidad de los componentes. La aplicación de esta tecnología está revolucionando la producción de componentes de aleación de titanio, proporcionando una nueva solución para escenarios de aplicación de alta precisión y alto desempeño.
Principios técnicos
Láser compuesto coaxial de múltiples longitudes de onda: Mediante el uso de seis módulos láser controlados independientemente, esta tecnología logra un láser compuesto coaxial de múltiples longitudes de onda, mejorando significativamente la tasa de absorción del láser por materiales altamente reflectantes como las aleaciones de titanio.
Láser-arco compuesto coaxial: Se utilizan fuentes de calor láser-arco controlables independientemente en combinación, alternando entre dos procesos. La energía del arco y la energía láser se ajustan dinámicamente en tiempo real para formar un efecto sinérgico de 'precalentamiento láser-recubrimiento con arco', mejorando la velocidad y precisión en la fabricación aditiva de materiales.
Compuesto coaxial de hilo y polvo: Permite la alimentación simultánea de hilo y polvo de aleación de titanio, posibilitando la impresión de materiales graduales.
Ventajas de la tecnología CML Hybrid Multi-Laser Coaxial Composite en la fabricación de aleaciones de titanio
En términos de propiedades físicas como la tenacidad de fractura, las probetas de aleación de titanio TC11 producidas mediante fabricación aditiva láser son significativamente superiores a las producidas mediante métodos tradicionales de forja.
Al comparar el desempeño de las probetas de aleación de titanio TC11 producidas mediante fabricación aditiva láser y métodos de forja en condiciones de temperatura ambiente: En cuanto a resistencia, las probetas producidas mediante fabricación aditiva láser presentan anisotropía pero son comparables a las probetas forjadas. En términos de tenacidad de fractura, las probetas fabricadas mediante adición láser exhiben una tenacidad a la fractura significativamente mayor que las probetas forjadas. Además, la tenacidad a la fractura de las probetas producidas mediante el proceso de alimentación con alambre es un 17 % mayor que la de aquellas producidas mediante el proceso de alimentación con polvo.
En términos de eficiencia de conformado y utilización del material, la tecnología de alimentación con alambre láser es superior a la tecnología de alimentación con polvo láser.
La eficiencia de fabricación aditiva mediante alimentación láser de alambre es ≥1 kg/h, mientras que la eficiencia de alimentación por polvo es de 0.6 kg/h. Bajo las mismas condiciones de potencia láser, la eficiencia de deposición del proceso de alimentación con alambre es aproximadamente un 40% mayor que la del proceso de alimentación por polvo. Además, la tasa de utilización de material en el proceso de alimentación con alambre es casi del 100%, mientras que en el proceso de alimentación por polvo es aproximadamente del 60%. El proceso de alimentación con alambre logra una tasa de utilización de material un 40% mayor en comparación con el proceso de alimentación por polvo.
Bloque de prueba del proceso de alimentación con alambre
Bloque de prueba de deposición por polvo
La calidad general de las muestras producidas utilizando la tecnología compuesta coaxial multi-láser CML Hybrid cumple con los requisitos estándar.
El error de espesor de pared de los especímenes de aleación de titanio TC11 fabricados mediante tecnología de alimentación láser de alambre está dentro de ±0,3 mm, con defectos internos que cumplen con el nivel AAA de prueba ultrasónica para forjados, y propiedades mecánicas que cumplen con los requisitos para componentes.
Además, el uso de tecnología de fabricación aditiva para producir componentes de aleación de titanio ofrece ventajas como diseño ligero, alta eficiencia y alta precisión.
Enigma ofrece una gama completa de soluciones para componentes de aleación de titanio en diversas industrias, incluyendo construcción naval, comunicaciones 3C y automoción, desde el desarrollo del proceso de materiales hasta la producción masiva. La tecnología híbrida CML de deposición compuesta coaxial con múltiples láseres supera los desafíos de precisión, eficiencia y costo en la fabricación aditiva de aleaciones de titanio mediante la innovación sinérgica de diferentes procesos, convirtiéndose en un 'disruptor' en el campo de la fabricación de alta gama e inyectando nuevo impulso a la fabricación industrial en diversas industrias.
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