Împingerea limitelor fabricației inteligente: Realizări și aplicații ale tehnologiei hibride CML cu laser multiplu coaxial compozit în fabricarea componentelor din aliaje de titan

Aliajele de titan, datorită rezistenței mari, densității reduse, rezistenței la coroziune și biocompatibilității, au devenit un material popular în domenii precum echipamentele de înaltă tehnologie și industria 3C. Cu toate acestea, procesele tradiționale de fabricație (cum ar fi forjarea și turnarea) întâmpină provocări, cum ar fi dificultatea de a forma structuri complexe, utilizarea redusă a materialelor și costurile ridicate. Tehnologia hibridă CML Enigma cu laser coaxial multiplu permite prelucrarea compozită patru într-unul, inclusiv compoziție cu laser de mai multe lungimi de undă, compoziție laser-arc, compoziție cu sârmă-pulbere și compoziție cu gaz protector. Această tehnologie este potrivită pentru materiale cu gradient de compoziție variabilă, fabricație aditivă cu aliere in-situ, pregătirea rapidă a materialelor, precum și controlul microstructurii — direcții importante de cercetare în tehnologia DED. În plus, aceasta răspunde cerințelor de aplicații inginerești ale tehnologiei DED privind îmbunătățirea compatibilității materialelor aditive, eficienței fabricației aditive, preciziei componentelor, performanței și complexității. Aplicarea acestei tehnologii transformă producția componentelor din aliaje de titan, oferind o soluție inovatoare pentru scenarii de aplicații cu precizie și performanță înalte.

Principii tehnice

Laser compozit coaxial multi-lungime de undă: Utilizând șase module laser controlate independent, această tehnologie realizează un compozit coaxial multi-lungime de undă cu laser, îmbunătățind semnificativ rata de absorbție a laserului de către materialele puternic reflectorizante, cum ar fi aliajele de titan.

Compozit coaxial arc-laser: Surse de căldură combinate arc-laser controlabile independent sunt utilizate în mod combinat, alternând între două procese. Energia arcului și energia laserului sunt adaptate dinamic în timp real pentru a forma un efect sinergic de „încălzire prealabilă cu laser-depunere cu arc”, îmbunătățind viteza și precizia fabricației aditive a materialelor.

Compozit coaxial de filament și pulbere: Susține alimentarea simultană cu filament și pulbere din aliaj de titan, permițând imprimarea materialelor gradient.

Avantajele tehnologiei hibride CML Multi-Laser Coaxial Composite în fabricarea aliajelor de titan

În ceea ce privește proprietățile fizice, cum ar fi tenacitatea la rupere, eșantioanele din aliaj de titan TC11 produse utilizând fabricația aditivă cu laser sunt semnificativ superioare celor produse prin metode tradiționale de forjare.

Prin compararea performanțelor eșantioanelor din aliaj de titan TC11 produse utilizând fabricația aditivă cu laser și metodele de forjare în condiții de temperatură ambientală: În ceea ce privește rezistența, eșantioanele produse utilizând fabricația aditivă cu laser prezintă anizotropie, dar sunt comparabile cu eșantioanele forjate. În ceea ce privește tenacitatea la rupere, eșantioanele fabricate aditiv cu laser prezintă o tenacitate la rupere semnificativ mai mare decât eșantioanele forjate. În plus, tenacitatea la rupere a eșantioanelor produse utilizând procesul de alimentare cu sârmă este cu 17% mai mare decât aceea a eșantioanelor produse utilizând procesul de alimentare cu pulbere.

În ceea ce privește eficiența formării și utilizarea materialelor, tehnologia de alimentare cu sârmă prin laser este superioară tehnologiei de alimentare cu pulbere prin laser.

Eficiența de fabricație aditivă prin alimentare cu sârmă este de ≥1 kg/h, în timp ce cea a alimentării cu pulbere este de 0,6 kg/h. În condiții identice de putere laser, eficiența de depunere a alimentării cu sârmă este cu aproximativ 40% mai mare decât cea a alimentării cu pulbere. În plus, rata de utilizare a materialului în procesul de alimentare cu sârmă este de aproximativ 100%, în timp ce în procesul de alimentare cu pulbere aceasta este de aproximativ 60%. Procesul de alimentare cu sârmă obține o rată de utilizare a materialului cu 40% mai mare comparativ cu procesul de alimentare cu pulbere.

Bloc de test pentru procesul de alimentare cu sârmă

Bloc de test pentru depunerea cu pulbere

Calitatea generală a probelor produse folosind tehnologia hibridă CML Multi-Laser Coaxial Compozită îndeplinește cerințele standardului.

Eroarea de grosime a peretelui al specimenelor din aliaj de titan TC11 fabricate utilizând tehnologia de alimentare cu sârmă laser este de ±0,3 mm, cu defecte interne care îndeplinesc nivelul AAA al testării ultrasonice pentru forjate, iar proprietățile mecanice îndeplinesc cerințele pentru componente.

În plus, utilizarea tehnologiei de fabricație aditivă pentru producerea componentelor din aliaj de titan oferă avantaje precum designul ușor, eficiența ridicată și precizia mare.

Enigma oferă o gamă completă de soluții pentru componentele din aliaje de titan în diverse industrii, inclusiv construcții navale, telecomunicații 3C și automobile, de la dezvoltarea proceselor materiale până la producția de serie. Tehnologia hibridă CML Multi-Laser Coaxial Compozită depășește provocările privind precizia, eficiența și costurile în fabricația aditivă din aliaje de titan prin inovarea sinergică a diferitelor procese, devenind un «disruptor» în domeniul fabricației de înaltă tehnologie și injectând o nouă viteză în fabricația industrială din diverse industrii.