โลหะผสมไทเทเนียมด้วยคุณสมบัติที่มีความแข็งแรงสูง ความหนาแน่นต่ำ การทนทานต่อการกัดกร่อน และการเข้ากันได้ทางชีวภาพ (biocompatibility) ได้กลายเป็นวัสดุที่ได้รับความนิยมในสาขาต่าง ๆ เช่น อุปกรณ์ระดับสูง และอุตสาหกรรม 3C อย่างไรก็ตาม กระบวนการผลิตแบบดั้งเดิม (เช่น การตีขึ้นรูปและการหล่อ) ยังคงเผชิญกับความท้าทายหลายประการ เช่น ความยากลำบากในการขึ้นรูปโครงสร้างที่ซับซ้อน การใช้ประโยชน์จากวัสดุได้ไม่เต็มที่ และต้นทุนที่สูง เทคโนโลยีไฮบริด CML แบบหลายเลเซอร์แบบแกนเดียวกันของเอนิกมา (Enigma's CML Hybrid multi-laser coaxial composite technology) สามารถดำเนินการประมวลผลแบบคอมโพสิตสี่แบบในหนึ่งเดียว ได้แก่ การคอมโพสิตด้วยเลเซอร์หลายความยาวคลื่น การคอมโพสิตแบบเลเซอร์-อาร์ก การคอมโพสิตแบบลวด-ผง และการคอมโพสิตด้วยก๊าซป้องกัน เทคโนโลยีนี้เหมาะสำหรับวัสดุที่มีองค์ประกอบเปลี่ยนแปลงแบบเกรเดียนต์ (variable composition gradient materials) การผลิตโลหะผสมแบบอินซิตู (in-situ alloying additive manufacturing) การเตรียมวัสดุแบบความเร็วสูง (high-throughput material preparation) และการควบคุมโครงสร้างจุลภาค (microstructure control) ซึ่งเป็นทิศทางการวิจัยหลักในเทคโนโลยี DED นอกจากนี้ เทคโนโลยียังสามารถตอบสนองความต้องการด้านการใช้งานวิศวกรรมของเทคโนโลยี DED ในการเพิ่มความสามารถในการเข้ากันได้ของวัสดุเสริม การเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตแบบแอดดิทีฟ ความแม่นยำของชิ้นส่วน สมรรถนะ และความซับซ้อน การนำเทคโนโลยีนี้มาใช้กำลังปฏิวัติกระบวนการผลิตชิ้นส่วนโลหะผสมไทเทเนียม โดยมอบแนวทางใหม่สำหรับสถานการณ์การใช้งานที่ต้องการความแม่นยำสูงและสมรรถนะสูง
หลักการทางเทคนิค
การผสมผสานเลเซอร์หลายความยาวคลื่นแบบร่วมแกน ใช้โมดูลเลเซอร์ 6 ชุดที่ควบคุมได้แยกกัน เทคโนโลยีนี้สามารถสร้างการผสมผสานเลเซอร์หลายความยาวคลื่นแบบร่วมแกน ซึ่งเพิ่มอัตราการดูดซับของเลเซอร์โดยวัสดุที่มีการสะท้อนแสงสูงอย่างเช่นโลหะผสมไทเทเนียมอย่างมาก
การผสมผสานระหว่างเลเซอร์และอาร์กแบบร่วมแกน แหล่งความร้อนแบบเลเซอร์-อาร์กร่วมแกนที่ควบคุมได้แยกกันนำมาใช้ร่วมกัน โดยสลับระหว่างกระบวนการทั้งสอง พลังงานอาร์กและพลังงานเลเซอร์จะถูกจับคู่แบบเรียลไทม์เพื่อสร้างผลรวมพลังงานแบบพึ่งพาอาศัยกันในรูปแบบ 'เลเซอร์ให้ความร้อนล่วงหน้า - อาร์กเคลือบผิว' เพื่อเพิ่มความเร็วและความแม่นยำในการผลิตชิ้นส่วนจากวัสดุ
การผสมผสานเส้นใยและผงแบบร่วมแกน รองรับการป้อนเส้นใยและผงโลหะผสมไทเทเนียมพร้อมกัน ทำให้สามารถพิมพ์วัสดุเกรเดียนต์ได้
ข้อดีของเทคโนโลยี CML Hybrid Multi-Laser Coaxial Composite ในการผลิตโลหะผสมไทเทเนียม
ในแง่ของคุณสมบัติทางกายภาพ เช่น ความเหนียวในการแตกหัก ตัวอย่างโลหะผสมไทเทเนียม TC11 ที่ผลิตโดยใช้เทคโนโลยีการผลิตแบบเติมวัสดุผ่านเลเซอร์นั้นมีคุณสมบัติที่เหนือกว่าตัวอย่างที่ผลิตด้วยวิธีการตีขึ้นรูปแบบดั้งเดิมอย่างชัดเจน
จากการเปรียบเทียบสมรรถนะของตัวอย่างโลหะผสมไทเทเนียม TC11 ที่ผลิตด้วยวิธีการผลิตแบบเติมวัสดุผ่านเลเซอร์และวิธีการตีขึ้นรูปภายใต้สภาวะอุณหภูมิห้อง: ในแง่ของความแข็งแรง ตัวอย่างที่ผลิตด้วยวิธีการผลิตแบบเติมวัสดุผ่านเลเซอร์แสดงให้เห็นถึงลักษณะการไม่สมมาตร (anisotropy) แต่มีระดับความแข็งแรงใกล้เคียงกับตัวอย่างที่ผลิตโดยการตีขึ้นรูป ในแง่ของความเหนียวในการแตกหัก ตัวอย่างที่ผลิตด้วยวิธีการผลิตแบบเติมวัสดุผ่านเลเซอร์แสดงให้เห็นถึงความเหนียวในการแตกหักที่สูงกว่าตัวอย่างที่ผลิตโดยการตีขึ้นรูปอย่างชัดเจน นอกจากนี้ ความเหนียวในการแตกหักของตัวอย่างที่ผลิตด้วยกระบวนการป้อนลวด (wire feeding) มีค่าสูงกว่าตัวอย่างที่ผลิตด้วยกระบวนการป้อนผง (powder feeding) ถึง 17%
ในแง่ของประสิทธิภาพในการขึ้นรูปและการใช้ประโยชน์จากวัสดุ เทคโนโลยีการป้อนลวดด้วยเลเซอร์มีความเหนือกว่าเทคโนโลยีการป้อนผงด้วยเลเซอร์
ประสิทธิภาพการผลิตแบบเติมวัสดุ (additive manufacturing) ของกระบวนการป้อนลวดด้วยเลเซอร์อยู่ที่ ≥1 กก./ชม. ในขณะที่กระบวนการป้อนผงอยู่ที่ 0.6 กก./ชม. ในสภาวะกำลังเลเซอร์เท่ากัน ประสิทธิภาพการสะสมวัสดุ (deposition efficiency) ของกระบวนการป้อนลวดจะสูงกว่ากระบวนการป้อนผงประมาณ 40% นอกจากนี้ อัตราการใช้ประโยชน์จากวัสดุของกระบวนการป้อนลวดอยู่ที่ประมาณ 100% ในขณะที่กระบวนการป้อนผงอยู่ที่ประมาณ 60% ซึ่งกระบวนการป้อนลวดมีอัตราการใช้ประโยชน์จากวัสดุสูงกว่ากระบวนการป้อนผงประมาณ 40%
บล็อกทดสอบกระบวนการป้อนลวด
บล็อกทดสอบการสะสมผง
คุณภาพโดยรวมของตัวอย่างที่ผลิตโดยใช้เทคโนโลยีคอมโพสิตแบบหลายเลเซอร์ร่วมศูนย์ (CML Hybrid multi-laser coaxial composite technology) เป็นไปตามข้อกำหนดมาตรฐาน
ความผิดพลาดของความหนาผนังของตัวอย่างโลหะผสมไทเทเนียม TC11 ที่ผลิตโดยใช้เทคโนโลยีการป้อนลวดด้วยเลเซอร์อยู่ในช่วง ±0.3 มม. โดยมีข้อบกพร่องภายในเป็นไปตามระดับ AAA ของการทดสอบด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงสำหรับชิ้นงานตีขึ้นรูป และคุณสมบัติเชิงกลตรงตามข้อกำหนดสำหรับชิ้นส่วน
นอกจากนี้ การใช้เทคโนโลยีการผลิตแบบเพิ่มเติม (Additive Manufacturing) เพื่อผลิตชิ้นส่วนที่ทำจากโลหะผสมไทเทเนียม ยังมีข้อดี เช่น การออกแบบที่มีน้ำหนักเบา มีประสิทธิภาพสูง และความแม่นยำสูง
Enigma นำเสนอโซลูชันครบวงจรสำหรับส่วนประกอบโลหะผสมไทเทเนียมในอุตสาหกรรมต่างๆ รวมถึงการต่อเรือ การสื่อสาร 3C และยานยนต์ ตั้งแต่การพัฒนากระบวนการผลิตวัสดุไปจนถึงการผลิตจำนวนมาก เทคโนโลยีคอมโพสิตแบบมัลติเลเซอร์โคแอกเซียล CML Hybrid ก้าวข้ามความท้าทายด้านความแม่นยำ ประสิทธิภาพ และต้นทุนในการผลิตแบบเติมแต่งโลหะผสมไทเทเนียม ผ่านนวัตกรรมที่ผสานกันของกระบวนการต่างๆ กลายเป็น “ผู้พลิกโฉม” ในอุตสาหกรรมการผลิตระดับไฮเอนด์ และผลักดันให้เกิดแรงผลักดันใหม่สู่การผลิตเชิงอุตสาหกรรมในอุตสาหกรรมต่างๆ
ข่าวเด่น
EN
