Ka hoʻohana ʻana o ka ʻenehana hoʻopili ʻana i ka beam i ka hana hoʻohui laser metala

ʻO ka ʻenehana hana hoʻohui laser (AM), me kona mau pono o ka pololei o ka hana ʻana, ka maʻalahi ikaika, a me ke kiʻekiʻe o ka automation, ua hoʻohana nui ʻia i ka hana ʻana o nā ʻāpana koʻikoʻi ma nā kahua e like me ke kaʻa, ka lāʻau lapaʻau, ka aerospace, a me nā mea ʻē aʻe (e like me nā nozzles wahie rocket, nā brackets antenna satellite, nā implants kanaka, a me nā mea ʻē aʻe). Hiki i kēia ʻenehana ke hoʻomaikaʻi nui i ka hana hui pū ʻana o nā ʻāpana i paʻi ʻia ma o ka hana hoʻohui ʻia o ka hoʻonohonoho mea a me ka hana. I kēia manawa, hoʻohana pinepine ka ʻenehana hana hoʻohui laser i kahi kukuna Gaussian i kālele ʻia me kahi kikowaena kiʻekiʻe a me ka hoʻolaha ikehu lihi haʻahaʻa. Eia nō naʻe, hoʻopuka pinepine ia i nā gradients thermal kiʻekiʻe i loko o ka heheʻe, e alakaʻi ana i ka hoʻokumu ʻana o nā pores a me nā ʻano palaoa coarse. ʻO ka ʻenehana hoʻoponopono kukuna kahi ʻano hou e hoʻoponopono ai i kēia pilikia, kahi e hoʻomaikaʻi ai i ka pono o ka paʻi a me ka maikaʻi ma ka hoʻoponopono ʻana i ka hoʻolaha ʻana o ka ikehu kukuna laser.

Ke hoʻohālikelike ʻia me ka unuhi kuʻuna a me ka hana like, loaʻa i ka ʻenehana hana hoʻohui metala nā pono e like me ka manawa pōʻaiapuni hana pōkole, ka pololei o ka hana ʻana, ka nui o ka hoʻohana ʻana i nā mea, a me ka hana maikaʻi o nā ʻāpana. No laila, hoʻohana nui ʻia ka ʻenehana hana hoʻohui metala i nā ʻoihana e like me ka aerospace, nā mea kaua a me nā lako, ka mana nukelea, nā biopharmaceuticals, a me nā kaʻa. Ma muli o ke kumumanaʻo o ka hoʻopaʻa ʻana, hoʻohana ka hana hoʻohui metala i kahi kumu ikehu (e like me ka laser, arc, a i ʻole ke kukuna electron) e hoʻoheheʻe i ka pauka a i ʻole ke kaula, a laila hoʻopaʻa iā lākou ma ka papa e hana i ka ʻāpana i manaʻo ʻia. Loaʻa i kēia ʻenehana nā pono koʻikoʻi i ka hana ʻana i nā pūʻulu liʻiliʻi, nā ʻano paʻakikī, a i ʻole nā ​​​​ʻāpana pilikino. ʻO nā mea i hiki ʻole ke hana a paʻakikī paha ke hana me ka hoʻohana ʻana i nā ʻano hana kuʻuna he kūpono hoʻi no ka hoʻomākaukau ʻana me ka hoʻohana ʻana i nā ʻano hana hoʻohui. Ma muli o nā pono i luna, ua huki ka ʻenehana hana hoʻohui i ka manaʻo nui mai nā haumāna ma ka home a me ka honua. I nā makahiki he ʻumi i hala iho nei, ua holomua wikiwiki ka ʻenehana hana hoʻohui. Ma muli o ka automation a me ka maʻalahi o nā lako hana hana hoʻohui laser, a me nā pono piha o ka nui o ka ikehu laser kiʻekiʻe a me ka pololei o ka hana ʻana, ua hoʻomohala ka ʻenehana hana hoʻohui laser i ka wikiwiki loa ma waena o nā ʻenehana hana hoʻohui metala ʻekolu i ʻōlelo ʻia ma luna.

Hiki ke hoʻokaʻawale hou ʻia ka ʻenehana hana hoʻohui metala laser i LPBF a me DED. Hōʻike ka Kiʻi 1 i kahi kiʻikuhi maʻamau o nā kaʻina hana LPBF a me DED. ʻO ke kaʻina hana LPBF, i ʻike ʻia hoʻi ʻo Selective Laser Melting (SLM), hiki ke hana i nā ʻāpana metala paʻakikī ma ke scan ʻana i nā kukuna laser ikehu kiʻekiʻe ma ke ala paʻa ma luna o kahi moena pauka. A laila, hoʻoheheʻe ka pauka a paʻa i ka papa ma ka papa. ʻO ke kaʻina hana DED e pili ana i ʻelua mau kaʻina hana paʻi: ka hoʻoheheʻe ʻana o ka laser a me ka hana hoʻohui uea laser. Hiki i kēia mau ʻenehana ʻelua ke hana pololei a hoʻoponopono i nā ʻāpana metala ma ka hānai ʻana i ka pauka metala a i ʻole ka uea. Ke hoʻohālikelike ʻia me LPBF, ʻoi aku ka nui o ka huahana o DED a me ka wahi hana nui. Eia kekahi, hiki i kēia ʻano hana ke hoʻomākaukau maʻalahi i nā mea i hui pū ʻia a me nā mea i hoʻonohonoho pono ʻia. Eia nō naʻe, ʻaʻole maikaʻi mau ka maikaʻi o ka ʻili o nā ʻāpana i paʻi ʻia e DED, a pono ka hana ma hope e hoʻomaikaʻi i ka pololei o ka dimensional o ka ʻāpana i manaʻo ʻia.

I ke kaʻina hana hana hoʻohui laser o kēia manawa, ʻo ke kukuna Gaussian i kālele ʻia ka mea maʻamau ke kumu ikehu. Eia nō naʻe, ma muli o kona hoʻolaha ikehu kūikawā (kikowaena kiʻekiʻe, lihi haʻahaʻa), hiki ke hoʻoulu i nā gradients thermal kiʻekiʻe a me ka paʻa ʻole o ka loko heheʻe. ʻO ka hopena i ka maikaʻi ʻole o ke ʻano o nā ʻāpana i paʻi ʻia. Eia kekahi, inā kiʻekiʻe loa ka mahana waena o ka loko heheʻe, e hoʻoulu ia i nā mea metala haʻahaʻa haʻahaʻa e vaporize, e hoʻonui hou aku i ka paʻa ʻole o ke kaʻina hana LBPF. No laila, me ka piʻi ʻana o ka porosity, ua emi nui nā waiwai mechanical a me ke ola luhi o nā ʻāpana i paʻi ʻia. ʻO ka hoʻolaha ikehu like ʻole o nā kukuna Gaussian e alakaʻi pū ana i ka pono hoʻohana ikehu laser haʻahaʻa a me ka hoʻonele ikehu nui. I mea e hoʻokō ai i ka maikaʻi o ka paʻi ʻana, ua hoʻomaka nā haumāna e ʻimi i ka uku ʻana no nā hemahema o nā kukuna Gaussian ma ka hoʻololi ʻana i nā ʻāpana hana e like me ka mana laser, ka wikiwiki scanning, ka mānoanoa o ka papa pauka, a me ke ʻano scanning, i mea e kāohi ai i ka hiki ke hoʻokomo i ka ikehu. Ma muli o ka puka makani hana haiki loa o kēia ʻano hana, ua kaupalena nā palena kino paʻa i ka hiki ke hoʻonui hou aku. No ka laʻana, ʻo ka hoʻonui ʻana i ka mana laser a me ka wikiwiki o ka scanning hiki ke hoʻokō i ka pono hana kiʻekiʻe, akā pinepine ka hele mai me ke kumukūʻai o ka mōhai ʻana i ka maikaʻi o ka paʻi. I nā makahiki i hala iho nei, ʻo ka hoʻololi ʻana i ka hoʻolaha ikehu laser ma o nā hoʻolālā hoʻopili beam hiki ke hoʻomaikaʻi nui i ka pono hana a me ka maikaʻi o ka paʻi, kahi e lilo ai i kuhikuhi hoʻomohala i ka wā e hiki mai ana o ka ʻenehana hana hoʻohui laser. ʻO ka ʻenehana hoʻopili beam e pili ana i ka hoʻoponopono ʻana i ka hoʻolaha wavefront o ka beam input e loaʻa ai ka hoʻolaha ikaika i makemake ʻia a me nā ʻano hoʻolaha. Hōʻike ʻia ka hoʻohana ʻana o ka ʻenehana hoʻopili beam i ka ʻenehana hana hoʻohui metala ma ke Kiʻi 2.

Ka hoʻohana ʻana o ka ʻenehana hoʻopili beam i ka hana hoʻohui laser

Nā hemahema o ka paʻi kukuna Gaussian kuʻuna

I loko o ka ʻenehana hana hoʻohui laser metala, ʻo ka hoʻolaha ikehu o ke kukuna laser he hopena koʻikoʻi i ka maikaʻi o nā ʻāpana i paʻi ʻia. ʻOiai ua hoʻohana nui ʻia nā kukuna Gaussian i nā lako hana hoʻohui laser metala, ua loaʻa iā lākou nā hemahema koʻikoʻi e like me ke ʻano paʻi paʻa ʻole, ka hoʻohana haʻahaʻa o ka ikehu, a me nā puka makani kaʻina hana haiki i ke kaʻina hana hana hoʻohui. I waena o lākou, ʻo ke kaʻina hoʻoheheʻe ʻana o ka pauka a me ka dinamika o ka loko wai hoʻoheheʻe ʻia i ka wā o ke kaʻina hana hoʻohui laser metala e pili pono ana i ka mānoanoa o ka papa pauka. Ma muli o ke alo o ka pauka splashing a me nā ʻāpana erosion, ʻoi aku ka mānoanoa maoli o ka papa pauka ma mua o ka manaʻo theoretical. ʻO ka lua, ua hoʻoulu ke kolamu mahu i nā splashes jet hope nui. Hoʻokuʻi ka mahu metala me ka paia hope e hana i nā splashes, kahi i pīpī ʻia ma ka paia mua e kū pono ana i ka ʻāpana concave o ka loko wai hoʻoheheʻe ʻia (e like me ka mea i hōʻike ʻia ma ke Kiʻi 3). Ma muli o ka pilina paʻakikī ma waena o ke kukuna laser a me nā splashes, hiki i nā splashes i hoʻokuʻu ʻia ke hoʻopilikia nui i ka maikaʻi o ka paʻi ʻana o nā papa pauka ma hope. Eia kekahi, ʻo ka hoʻokumu ʻia ʻana o nā puka kī i loko o ka loko wai hoʻoheheʻe e hoʻopilikia nui i ka maikaʻi o nā ʻāpana i paʻi ʻia. ʻO nā pores kūloko o ka ʻāpana i paʻi ʻia ke kumu nui o nā lua laka paʻa ʻole.

ʻO ke ʻano hana o nā hemahema i ka ʻenehana hoʻopili ʻana i ka beam

Hiki i ka ʻenehana hoʻohālikelike kukuna ke hoʻokō i ka hoʻomaikaʻi ʻana i ka hana ma nā ana he nui i ka manawa like, kahi ʻokoʻa mai nā kukuna Gaussian e hoʻomaikaʻi ana i ka hana ma kekahi ana ma ke kumukūʻai o ka mōhai ʻana i nā ana ʻē aʻe. Hiki i ka ʻenehana hoʻohālikelike kukuna ke hoʻoponopono pololei i ka hoʻolaha ʻana o ka mahana a me nā ʻano kahe o ka loko hoʻoheheʻe. Ma ka kaohi ʻana i ka hoʻolaha ʻana o ka ikehu laser, loaʻa kahi loko hoʻoheheʻe paʻa me kahi gradient mahana liʻiliʻi. He mea maikaʻi ka hoʻolaha ikehu laser kūpono no ka hoʻopau ʻana i ka porosity a me nā hemahema sputtering, a me ka hoʻomaikaʻi ʻana i ka maikaʻi o ka paʻi laser ma nā ʻāpana metala. Hiki iā ia ke hoʻokō i nā hoʻomaikaʻi like ʻole i ka pono hana a me ka hoʻohana ʻana i ka pauka. I ka manawa like, hāʻawi ka ʻenehana hoʻohālikelike kukuna iā mākou i nā hoʻolālā hana hou aʻe, e hoʻokuʻu nui ana i ke kūʻokoʻa o ka hoʻolālā hana, he holomua kipi ia i ka ʻenehana hana hoʻohui laser.