В настоящее время селективное лазерное плавление (SLM), также известное как плавление лазерного луча или плавление в лазерном порошковом слое (L-PBF), в основном используется для обработки сталей, титановых и алюминиевых сплавов, а также сплавов никеля и кобальта. Исследователи из Fraunhofer ILT теперь хотят развивать SLM в рамках исследовательского проекта, чтобы он лучше подходил для аддитивного производства компонентов из чистой меди и медных сплавов. Этот проект финансируется рабочей группой AiF промышленных исследовательских ассоциаций Otto von Guericke eV Чистая медь интересна для конечных пользователей, потому что ни один медный сплав не обладает сопоставимой высокой электрической и теплопроводностью. Поэтому к концу 2017 года в Fraunhofer ILT будет разработан специально разработанный источник лазерного луча, в котором больше не будет использоваться инфракрасный порт.но работает с зеленым светом.
Пока что SLM подходит только для медных сплавов
«Чистая медь отражает преобладающую часть лазерного излучения на обычной длине волны около 1 мкм, в зависимости от свойств поверхности», - объясняет Даниэль Хейссен, научный сотрудник группы Rapid Manufacturing. Поэтому только очень небольшая часть излучаемой энергии впрыскивается в материал, который затем доступен для процесса плавления. Отраженное лазерное излучение может повредить компоненты системы. Кроме того, степень поглощения в случае инфракрасного света внезапно увеличивается, когда материал переходит из твердого в жидкое состояние, обеспечивая тем самым нестабильный и прерывистый процесс переплавки.
Картинная галерея
Изготовление филигранных компонентов с использованием процесса УУЗР
Иная ситуация с зеленым лазерным излучением с длиной волны 515 нм, в котором степень поглощения меди во много раз выше. Хорошей причиной для перехода на зеленый лазерный свет является то, что достаточно лазера со значительно меньшей выходной мощностью. Кроме того, лазерный луч может быть сфокусирован более резко, так что новый процесс SLM может быть использован для производства гораздо более тонких компонентов. Хойссен: «Мы надеемся на более равномерную динамику пула расплава, чтобы иметь возможность создавать плотные компоненты, а также на другие положительные эффекты, такие как высокое разрешение деталей».
Собственный: создание зеленого лазера для УУЗР
Поскольку на рынке нет соответствующего «зеленого» источника луча, отвечающего граничным условиям для процесса УУЗР, отдел разработки источников луча в Fraunhofer ILT сам создает лазер для «УУЗР в зеленом», который является внутренним термином для проекта. Лазер планируется для так называемой одномодовой работы, которая работает с максимальной мощностью 400 Вт в непрерывном режиме (непрерывная работа) с зеленой длиной волны (515 нм) с очень хорошим качеством луча. К концу 2017 года должна быть создана лабораторная установка для системы «УУЗР в зеленом», с помощью которой аахенцы будут далее развивать процессы в рамках исследовательского проекта, финансируемого АиФ.
Цель - стабильный процесс, с помощью которого промышленные пользователи могут напрямую добавлять сложные геометрии с полыми структурами и выточками из чистой меди. Помимо прочего, речь идет о высокоэффективных теплообменниках и радиаторах или о мелкосерийном производстве филигранных сложных электрических компонентов. Хойссен: «В промышленном производстве индукторы особенно подходят для индуктивной термообработки. Поскольку они обычно производятся в небольших количествах с высокой степенью сложности и разнообразия, они являются яркими примерами аддитивного производства».
3D печать металлических украшений
«SLM in green» предлагает в ювелирном дизайне возможность изготовления сложных конструкций гораздо более эффективно и воспроизводимо, чем традиционные технологии. По сравнению с другими аддитивными процессами, такими как электронно-лучевая плавка (EBM), ученые надеются на гораздо более высокий уровень разрешения деталей и более высокую экономическую эффективность при производстве. Зеленый лазер должен подходить не только для меди, но и для обработки цветных и драгоценных металлов в ювелирной промышленности. Хойссен: «Однако до сих пор еще есть некоторые препятствия, которые необходимо преодолеть в процессе и развитии завода, и более глубокое понимание процесса использования новой длины волны. Это цель текущего финансируемого государством проекта, который продлится до середины 2019 года». (Ага)