Spingere i Limiti della Produzione Intelligente: Innovazioni e Applicazioni della Tecnologia Ibrida Multi-Laser Coassiale CML nella Fabbricazione di Componenti in Lega di Titanio

Le leghe di titanio, grazie alla loro elevata resistenza, bassa densità, resistenza alla corrosione e biocompatibilità, sono diventate un materiale molto utilizzato in settori come l'equipaggiamento high-end e l'industria 3C. Tuttavia, i processi tradizionali di produzione (come la forgiatura e la fusione) presentano sfide quali la difficoltà di formare strutture complesse, un basso utilizzo del materiale e costi elevati. La tecnologia ibrida CML Multi-Laser Coassiale di Enigma permette un trattamento composito quattro in uno, inclusi composito a multi-lunghezza d'onda laser, composito laser-arc, composito filo-polvere e composito con gas protettivo. Questa tecnologia è adatta alla produzione di materiali con gradiente di composizione variabile, all'additive manufacturing con leghe in situ, alla preparazione di materiali con alto rendimento e al controllo della microstruttura, che rappresentano le principali direzioni di ricerca della tecnologia DED. Inoltre, soddisfa i requisiti applicativi ingegneristici della tecnologia DED per migliorare la compatibilità dei materiali additivi, l'efficienza di produzione additiva, la precisione, le prestazioni e la complessità dei componenti. L'applicazione di questa tecnologia sta rivoluzionando la produzione di componenti in lega di titanio, offrendo una nuova soluzione per scenari applicativi ad alta precisione e alte prestazioni.

Principi tecnici

Composito laser coassiale multilunghezza d'onda: Utilizzando sei moduli laser indipendentemente controllabili, questa tecnologia realizza un composito laser coassiale multilunghezza d'onda, migliorando significativamente il tasso di assorbimento dei laser da parte di materiali altamente riflettenti come le leghe di titanio.

Composito laser-arco coassiale: Fonti di calore laser-arco indipendentemente controllabili vengono utilizzate in combinazione, alternandosi tra due processi. L'energia dell'arco e l'energia laser sono abbinati dinamicamente in tempo reale per formare un effetto sinergico di "preriscaldamento laser-ricopertura ad arco", migliorando la velocità e la precisione nella produzione additiva del materiale.

Composito coassiale di filamento e polvere: Supporta l'alimentazione simultanea di filamento e polvere di lega di titanio, permettendo la stampa di materiali graduati.

Vantaggi della tecnologia ibrida CML Multi-Laser Coassiale Composita nella produzione di leghe di titanio

Per quanto riguarda le proprietà fisiche come la tenacità d'impatto, i campioni in lega di titanio TC11 prodotti mediante produzione additiva laser sono significativamente superiori a quelli prodotti con metodi tradizionali di forgiatura.

Confrontando le prestazioni dei campioni in lega di titanio TC11 prodotti mediante produzione additiva laser e tramite forgiatura in condizioni di temperatura ambiente: per quanto riguarda la resistenza, i campioni prodotti con tecnologia additiva laser presentano anisotropia ma sono paragonabili ai campioni forgiati. Per quanto riguarda la tenacità d'impatto, i campioni prodotti con tecnologia additiva laser mostrano una tenacità d'impatto significativamente superiore rispetto ai campioni forgiati. Inoltre, la tenacità d'impatto dei campioni prodotti con il processo a filo è del 17% più alta rispetto a quella dei campioni prodotti con il processo a polvere.

Per quanto riguarda l'efficienza di formatura e l'utilizzo del materiale, la tecnologia laser a alimentazione con filo è superiore alla tecnologia laser con alimentazione a polvere.

L'efficienza di produzione additiva del laser con alimentazione del filo è ≥1 kg/h, mentre quella con alimentazione della polvere è 0,6 kg/h. A parità di potenza laser, l'efficienza di deposizione dell'alimentazione del filo è circa il 40% superiore rispetto a quella con alimentazione della polvere. Inoltre, il tasso di utilizzo del materiale nel processo di alimentazione del filo è circa del 100%, mentre nel processo con alimentazione della polvere è circa del 60%. Il processo di alimentazione del filo raggiunge un tasso di utilizzo del materiale del 40% più alto rispetto al processo con alimentazione della polvere.

Blocco di prova del processo di alimentazione del filo

Blocco di prova per deposizione con polvere

La qualità complessiva dei campioni prodotti utilizzando la tecnologia composita multi-laser coassiale CML Hybrid soddisfa i requisiti standard.

L'errore dello spessore del muro dei campioni in lega di titanio TC11 prodotti utilizzando la tecnologia laser con alimentazione del filo è entro ±0,3 mm, con difetti interni che soddisfano il livello AAA del controllo ultrasonico per forgiature e proprietà meccaniche che rispettano i requisiti per i componenti.

Inoltre, l'utilizzo della tecnologia di produzione additiva per realizzare componenti in lega di titanio offre vantaggi come il design leggero, l'elevata efficienza e la precisione.

Enigma offre un'ampia gamma di soluzioni per componenti in lega di titanio in vari settori industriali, tra cui cantieristica navale, telecomunicazioni 3C e automobilistico, partendo dallo sviluppo del processo dei materiali fino alla produzione di massa. La tecnologia ibrida CML Hybrid multi-laser a composizione coassiale supera le sfide relative a precisione, efficienza e costo nella produzione additiva di leghe di titanio grazie all'innovazione sinergica di diversi processi, diventando un "fattore dirompente" nel settore della produzione di alta gamma e immettendo nuovo slancio nella produzione industriale nei vari settori.