Akıllı İmalatın Sınırlarını Zorlamak: CML Hibrit Çoklu Lazer Koaksiyel Kompozit Teknolojisinin Titanyum Alaşım Bileşenlerinin İmalatında Yeni Gelişmeler ve Uygulamalar

Yüksek mukavemeti, düşük yoğunluğu, korozyon direnci ve biyouyumluluğu ile titanyum alaşımlar, yüksek uçtan ekipman ve 3C endüstrisi gibi alanlarda popüler bir malzeme haline gelmiştir. Ancak, döküm ve dövme gibi geleneksel üretim süreçleri, karmaşık yapıların şekillendirilmesinde zorluk çekilmesi, malzeme kullanım oranının düşük olması ve yüksek maliyet gibi zorluklarla karşılaşıyor. Enigma'nın CML Hybrid çoklu lazer eksenel kompozit teknolojisi, dört işlevi bir arada kompozit işleme imkanı sunar: çoklu dalga boyu lazer kompoziti, lazer-ark kompoziti, tel-toz kompoziti ve koruyucu gaz kompoziti. Bu teknoloji, değişken kompozisyon gradyanlı malzemeler, yerinde alaşım üretimi için additif imalat, yüksek verimli malzeme hazırlama ve mikroyapı kontrolü gibi DED teknolojisindeki temel araştırma alanlarına uygundur. Ayrıca, additif malzeme uyumluluğunu artırma, additif imalat verimliliğini, parça hassasiyetini, performansını ve karmaşıklığını geliştirme açısından DED teknolojisinin mühendislik uygulamalarına yönelik gereksinimleri karşılamaktadır. Bu teknolojinin uygulanması, titanyum alaşım komponentlerin üretiminde bir devrim yaratmakta ve yüksek hassasiyetli ve yüksek performanslı uygulama alanları için yeni bir çözüm sunmaktadır.

Teknik ilkeler

Çok dalga boyu lazer eksenel bileşimi: Altı bağımsız olarak kontrol edilebilen lazer modülü kullanarak bu teknoloji, çok dalga boyu lazer eksenel bileşimini gerçekleştirerek titanyum alaşımları gibi yüksek yansıtma özelliğine sahip malzemeler tarafından lazerlerin emilme oranını önemli ölçüde artırır.

Lazer-ark eksenel bileşimi: Bağımsız olarak kontrol edilebilen lazer-ark ısı kaynakları birlikte kullanılır, iki işlem arasında geçiş yapar. Ark enerjisi ve lazer enerjisi gerçek zamanlı olarak dinamik olarak eşleştirilir ve 'lazer önceden ısıtma-ark kaplama' etkisinin sinerjik bir etkisini oluşturur, malzeme eklemeli imalat hızını ve doğruluğunu artırır.

Filament ve tozun eksenel bileşimi: Titanyum alaşımı filament ve tozunun aynı anda beslenmesini destekler, gradyan malzeme baskısına olanak sağlar.

Titanyum Alaşımı İmalatında CML Hibrit Çoklu Lazer Eksenel Bileşim Teknolojisinin Avantajları

Lazer eklemeli imalat kullanılarak üretilen TC11 titanyum alaşımı numunelerinin kırılma tokluğu gibi fiziksel özellikler açısından geleneksel dövme yöntemleriyle üretilenlere kıyasla önemli ölçüde üstün olduğu görülmüştür.

Lazer eklemeli imalat ve dövme yöntemleri kullanılarak üretilen TC11 titanyum alaşımı numunelerinin oda sıcaklığı koşullarında gösterdiği performans karşılaştırıldığında: Mekanik dayanım açısından, lazer eklemeli imalat ile üretilen numunelerin anizotropi gösterdiği ancak dövme numunelere kıyasla benzer düzeyde olduğu tespit edilmiştir. Kırılma tokluğu açısından ise lazerle eklemeli imalat yöntemi ile üretilen numunelerin kırılma tokluğunun dövme numunelere göre çok daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Ayrıca tel besleme süreci kullanılarak üretilen numunelerin kırılma tokluğu, toz besleme yöntemiyle üretilenlere göre %17 daha yüksektir.

Şekillendirme verimliliği ve malzeme kullanım oranı açısından lazer telli besleme teknolojisi, lazer tozlu besleme teknolojisinden daha üstündür.

Lazer tel beslemeli eklemeli imalat verimliliği ≥1 kg/saat iken, toz beslemeli olanı 0,6 kg/saattir. Aynı lazer gücü koşulları altında, tel beslemeli biriktirme verimliliği, toz beslemeli olandan yaklaşık %40 daha yüksektir. Ayrıca, tel beslemeli sürecin malzeme kullanım oranı yaklaşık %100 iken, toz beslemeli sürecin yaklaşık %60'tır. Tel beslemeli süreç, toz beslemeli sürece göre %40 daha yüksek bir malzeme kullanım oranına ulaşmaktadır.

Tel beslemeli süreç test bloğu

Toz biriktirme test bloğu

CML Hybrid çoklu lazer koaksial kompozit teknolojisi kullanılarak üretilen numunelerin genel kalitesi standart gereksinimleri karşılamaktadır.

Lazer telli besleme teknolojisi kullanılarak üretilen TC11 titanyum alaşımı numunelerin duvar kalınlığı hatası ±0,3 mm içinde olup, iç hatalar dövme parçalar için ultrasonik testlerde AAA seviyesini karşılamakta ve mekanik özellikleri komponent gereksinimlerini karşılamaktadır.

Ayrıca, titanyum alaşım bileşenlerinin üretiminde additif imalat teknolojisinin kullanılması, hafif tasarım, yüksek verimlilik ve yüksek hassasiyet gibi avantajlar sunmaktadır.

Enigma, malzeme proses geliştirme ile seri üretime kadar çeşitli endüstrilerde, gemi inşası, 3C iletişim ve otomotiv sektörlerinde titanyum alaşımı komponentler için tam çözüm yelpazesine sahiptir. CML Hybrid çoklu lazer koaksiyel kompozit teknolojisi, farklı proseslerin sinerjik inovasyonu ile titanyum alaşımı eklemeli imalatın hassasiyet, verimlilik ve maliyet konularındaki zorlukların aşılmasında öncü olmakta, yüksek uç seviye imalat alanında bir "değişim tetikleyici" olmaktadır ve çeşitli endüstrilerde endüstriyel imalata yeni bir ivme kazandırmaktadır.