Utbudande av gränserna för intelligent tillverkning: Genombrott och tillämpningar av CML Hybrid Multi-Laser koaxial komposit teknologi i tillverkning av titanlegeringskomponenter

Titanlegeringar, med sin höga hållfasthet, låga densitet, korrosionsbeständighet och biokompatibilitet, har blivit ett populärt material inom områden som högpresterande utrustning och 3C-industrin. Traditionella tillverkningsprocesser (såsom smyckning och gjutning) stöter dock på utmaningar såsom svårigheter att forma komplexa strukturer, låg materialutnyttjande och höga kostnader. Enigmas CML Hybrid flerlaseraxiala kompositteknik möjliggör fyra-i-ett kompositbearbetning, inklusive flervåglängdslaser-komposit, laserbåge-komposit, tråd-pulver-komposit samt skyddsgas-komposit. Denna teknik är lämplig för varierande sammansatta gradientmaterial, in-situ legeringsadditiv tillverkning, högkapacitetsmaterialframställning och mikrostrukturkontroll – viktiga forskningsriktningar inom DED-teknik. Dessutom uppfyller den tekniska kraven i DED-teknikens ingenjörsapplikationer vad gäller förbättrad kompatibilitet hos additiva material, effektivitet i additiv tillverkning, komponentprecision, prestanda och komplexitet. Användningen av denna teknik omförhandlar produktionen av titanlegeringskomponenter och erbjuder en ny lösning för högpresterande och högprecisionsapplikationer.

Tekniska principer

Multilångvågslaser koaxial komposit: Med sex oberoende kontrollerade lasermoduler uppnår denna teknik multilångvågslaser koaxial komposit, vilket avsevärt förbättrar lasers absorption av högreflekterande material som t.ex. titanlegeringar.

Laser-lyske koaxial komposit: Oberoende kontrollerbara laser-lyskällor används i kombination, växlande mellan två processer. Lysenergi och laserenergi matchas dynamiskt i realtid för att skapa en synergistisk effekt av 'laseruppvärmning-förbehandling med lys', vilket förbättrar materialtillverkningshastighet och precision.

Koaxial komposit av filament och pulver: Stödjer samtidig matning av titanlegeringsfilament och pulver, vilket möjliggör tryckning av gradientmaterial.

Fördelar med CML Hybrid Multi-Laser Koaxial Komposit Teknologi vid tillverkning av titanlegeringar

När det gäller fysikaliska egenskaper såsom brottseghet är TC11-titanlegerade prov som tillverkats med laseradditiv tillverkning betydligt överlägsna jämfört med de som tillverkats med traditionella smädeförfaranden.

Genom att jämföra prestandan hos TC11-titanlegerade prov som tillverkats med laseradditiv tillverkning och smädeförfaranden vid rumstemperatur: När det gäller styrka uppvisar proverna som tillverkats med laseradditiv tillverkning anisotropi men är jämförbara med smidda prover. När det gäller brottseghet uppvisar proverna som tillverkats med laseradditiv tillverkning betydligt högre brottseghet än de smidda proverna. Dessutom är brottsegheten hos prover som producerats med trådförsättningsprocessen 17 % högre än hos de som producerats med pulverförsättningsprocessen.

När det gäller formningsverkningsgrad och materialutnyttjande är laserverktygstrådförsättnings-tekniken överlägsen den laserverktygspulverförsättnings-tekniken.

Tillverkningseffektiviteten för additiv tillverkning med lasertilförsel av tråd är ≥1 kg/h, medan den för pulverförsel är 0,6 kg/h. Vid samma laserperformance är depositionsverkningsgraden vid trådförsel cirka 40 % högre än vid pulverförsel. Dessutom är materialutnyttjandegraden för trådförseln cirka 100 %, medan den för pulverförseln är cirka 60 %. Trådförseln uppnår en 40 % högre materialutnyttjandegrad jämfört med pulverförseln.

Testblock för trådförsel

Testblock för pulverdeponering

Den övergripande kvaliteten hos prover som tillverkats med CML Hybrid flerlasers koaxiala komposit-teknik uppfyller standardkraven.

Väggtjockleksfelet hos TC11-titanlegeringsprov som tillverkats med lasertillsatsmetod ligger inom ±0,3 mm, med interna defekter som uppfyller AAA-nivån för ultraljudsprovning av smide, och mekaniska egenskaper som uppfyller komponentkraven.

Dessutom erbjuder användningen av additiv tillverkningsteknologi för att producera komponenter i titanlegering fördelar såsom lätta konstruktioner, hög effektivitet och hög precision.

Enigma erbjuder en komplett lösningssvit för titanlegeringskomponenter inom olika industrier, inklusive fartygsbyggande, 3C-kommunikation och bilindustrin, från materialprocessutveckling till massproduktion. CML Hybrid flerlasers koaxial komposit-teknik överbryggar utmaningarna kring precision, effektivitet och kostnad inom titanlegerad additiv tillverkning genom synergetisk innovation mellan olika processer, och blir därmed en 'störande faktor' inom högteknologisk tillverkning samt ger ny drivkraft åt industriell produktion inom olika branscher.