Les alliages de titane, dotés d'une grande résistance, d'une faible densité, d'une résistance à la corrosion et d'une biocompatibilité, sont devenus un matériau populaire dans des domaines tels que l'équipement haut de gamme et l'industrie 3C. Cependant, les procédés de fabrication traditionnels (tels que le forgeage et la fonderie) font face à des défis tels que la difficulté de mise en forme des structures complexes, une faible utilisation du matériau et des coûts élevés. La technologie hybride CML d'Enigma, combinée à un système coaxial multi-faisceaux, permet un traitement composite à quatre fonctions, incluant la combinaison de lasers à multi-longueurs d'onde, la combinaison laser-arc, la combinaison fil-poudre, ainsi que la combinaison de gaz protecteur. Cette technologie convient aux matériaux à composition variable et gradient, à la fabrication additive par alliage in situ, à la préparation de matériaux à haut débit et au contrôle de la microstructure — des axes de recherche clés dans la technologie DED. De plus, elle répond aux exigences des applications techniques DED visant à améliorer la compatibilité des matériaux ajoutés, l'efficacité de fabrication additive, la précision, les performances et la complexité des composants. L'application de cette technologie révolutionne la production de composants en alliage de titane, offrant une nouvelle solution pour des scénarios d'application exigeant une haute précision et des performances élevées.
Principes techniques
Composite coaxial laser multi-longueurs d'onde : En utilisant six modules laser indépendamment contrôlables, cette technologie réalise un composite coaxial laser multi-longueurs d'onde, améliorant considérablement le taux d'absorption des lasers par des matériaux hautement réfléchissants tels que les alliages de titane.
Composite coaxial arc-laser : Des sources de chaleur combinées arc-laser indépendamment contrôlables sont utilisées conjointement, alternant entre deux procédés. L'énergie d'arc et l'énergie laser sont dynamiquement adaptées en temps réel pour former un effet synergique de « préchauffage laser-revêtement arc », améliorant la vitesse et la précision de fabrication additive des matériaux.
Composite coaxial fil-poudre : Permet l'alimentation simultanée de fil et de poudre d'alliage de titane, permettant l'impression de matériaux gradués.
Avantages de la technologie hybride CML à composite coaxial multi-lasers dans la fabrication d'alliages de titane
En termes de propriétés physiques telles que la ténacité à l'fracture, les éprouvettes en alliage de titane TC11 produites par fabrication additive laser sont nettement supérieures à celles produites par des méthodes de forge traditionnelles.
En comparant les performances des éprouvettes en alliage de titane TC11 produites par fabrication additive laser et par forgeage, dans des conditions de température ambiante : en termes de résistance, les éprouvettes produites par fabrication additive laser présentent une anisotropie mais sont comparables à celles obtenues par forgeage. En ce qui concerne la ténacité à l'fracture, les éprouvettes fabriquées par additive laser montrent une ténacité à l'fracture significativement plus élevée que celles forgées. De plus, la ténacité à l'fracture des éprouvettes produites par le procédé d'apport de fil est 17 % plus élevée que celle des éprouvettes produites par le procédé d'apport de poudre.
En termes d'efficacité de mise en forme et d'utilisation du matériau, la technologie de fil alimenté par laser est supérieure à celle utilisant la poudre alimentée par laser.
L'efficacité de fabrication additive par dépôt de fil par laser est ≥1 kg/h, contre 0,6 kg/h pour le dépôt de poudre. À puissance laser identique, l'efficacité de dépôt du procédé par fil est environ 40 % supérieure à celle du procédé par poudre. De plus, le taux d'utilisation des matériaux dans le procédé par fil atteint environ 100 %, tandis que celui du procédé par poudre est d'environ 60 %. Le procédé par fil présente ainsi un taux d'utilisation des matériaux environ 40 % supérieur à celui du procédé par poudre.
Bloc d'essai du procédé par fil
Bloc d'essai du dépôt de poudre
La qualité globale des échantillons produits à l'aide de la technologie composite coaxiale multi-laser CML Hybrid répond aux exigences normatives.
L'erreur d'épaisseur de paroi des éprouvettes en alliage de titane TC11 fabriquées à l'aide de la technologie de dépôt de fil par laser est inférieure à ±0,3 mm, les défauts internes répondant au niveau AAA des essais ultrasonores pour les pièces forgées, et les propriétés mécaniques satisfaisant aux exigences des composants.
En outre, l'utilisation de la technologie de fabrication additive pour produire des composants en alliage de titane offre des avantages tels que la conception légère, une haute efficacité et une grande précision.
Enigma propose une gamme complète de solutions pour les composants en alliage de titane dans divers secteurs d'activité, allant de la construction navale aux télécommunications 3C et à l'automobile, depuis le développement des procédés matériaux jusqu'à la production de masse. La technologie hybride CML Multi-Laser Coaxiale Composite surmonte les défis liés à la précision, à l'efficacité et au coût dans la fabrication additive d'alliages de titane grâce à l'innovation synergique de différents procédés, devenant ainsi un « perturbateur » dans le domaine de la fabrication haut de gamme et apportant un nouvel élan à la fabrication industrielle dans divers secteurs.
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