La începutul procesului de fuziune cu laser a metalelor, este utilizat modelul virtual 3D al componentei. În timpul prelucrării datelor, datele de design sunt convertite într-un fișier în format electronic aferent lucrării. În acest scop, componentele sunt poziționate sub placa de substrat și, dacă este cazul, sunt montate structuri de susținere. Pentru procesul de imprimare, componentele sunt dezasamblate în straturi individuale („secționare”), iar calea aferentă a laserului este definită („hașurare”). Realizarea strat cu strat a piesei are loc în cele din urmă în camera de proces, cu ajutorul unui gaz de protecție pe o placă de substrat. În interiorul camerei, cilindrul de stocare, cilindrul de construcție și cilindrul de preaplin sunt dispuse paralel de-a lungul unei axe. Cu ajutorul unui aplicator, pulberea este împinsă din cilindrul de stocare în cilindrul de construcție (1). Ulterior, laserul topește primul strat de pulbere în funcție de conturul piesei, asigurând îmbinarea armonioasă cu stratul imediat inferior (2). În pasul următor, cilindrul de construcție coboară la stratul imediat inferior (3). Componenta este montată în pat de pulbere. Cantitatea de pulbere în exces ajunge în cilindrul de preaplin. Acest proces se repetă până când componenta este generată integral. Pentru îmbunătățirea productivității, TRUMPF utilizează în cadrul sistemelor sale mai multe lasere care funcționează simultan. Această metodă este denumită „principiu multi-laser”. În cele din urmă, pulberea metalică este îndepărtată de pe piesa fabricată într-o stație de dezambalare. Ulterior, componenta este separată de placă, sunt îndepărtate structurile de susținere, dacă există, iar piesa este retușată, după caz.
Fuziunea cu laser a metalelor – avantajele, principiile de funcționare și aplicațiile tehnologiei aditive
Laser Metal Fusion (LMF) – în limba română „fuziunea cu laser a metalelor” (topirea cu laser pe bază pe pulbere) – este un proces de fabricație aditivă prin care sunt realizate strat cu strat piese pe un pat de pulbere. În acest scop, laserul topește pulberea metalică exact la nivelul straturilor de material predefinite prin intermediul datelor de proiectare CAD ale componentei. Acest procedeu este denumit frecvent și „imprimarea 3D a componentelor metalice”, alte denumiri uzuale fiind „sinterizarea cu laser” și „topirea cu laser”. Metoda este ideală pentru fabricarea în serie a pieselor cu geometrii complexe și canale interioare și cavități filigrane, care nu pot fi fabricate în mod eficient sau în cantități suficiente prin intermediul proceselor convenționale precum strunjire sau frezare. Prin imprimarea 3D în domeniul industrial rezultă componente cu un grad ridicat de stabilitate și o greutate redusă – un avantaj semnificativ pentru construcțiile din materiale ușoare sau pentru fabricarea la comandă a implanturilor și a protezelor. De asemenea, fuziunea cu laser a metalelor reprezintă o metodă de fabricație durabilă, grație reducerii semnificative a materialului rezidual rezultat, precum și absenței șpanului și cantității reduse de rebuturi, comparativ cu procesele de decapare. Cu o experiență de aproape două decenii în domeniul tehnologiei aditive, TRUMPF oferă pachete complete pentru procesele pe bază de pat de pulbere, adecvate pentru mediul industrial, constând din mașini, servicii și soluții digitale dintr-o singură sursă. De la identificarea pieselor până la produsul finit și activitățile ulterioare, gestionăm pentru dumneavoastră întregul lanț tehnologic.
Prin intermediul LMF, utilizatorii pot genera în mod direct, pe baza unor modele CAD 3D, componente funcționale – de exemplu, structuri flexibile sau rotative.
Prin intermediul LMF, pot fi fabricate componente cu răcire în funcție de contur. Acestea evacuează căldura direct de la locul unde a fost generată.
Fabricația aditivă permite realizarea structurilor filigrane complexe.
Libertate la alegerea design-ului: În cazul imprimării 3D a metalelor, procesul de fabricație a piesei este definit de construcție, spre deosebire de procesele de fabricație convenționale.
În cazul imprimării 3D a metalelor, timpii de echipare sunt reduși la minim. Eficiența producției dumneavoastră este îmbunătățită cu ajutorul opțiunii Multilaser, precum și al componentelor de automatizare.
Gestionarea pieselor și a pulberilor pentru domeniul industrial de la TRUMPF îmbunătățește productivitatea fabricației dumneavoastră.
Un circuit închis al pulberii asigură un mediu de producție curat și sigur.
Procesul de fuziune cu laser a metalelor explicat pe scurt
Principiul de funcționare al imprimării 3D a componentelor metalice este explicat pe scurt.
"Am ales mașinile TruPrint, deoarece oferă o continuitate completă a procesului, prin intermediul echipamentelor periferice din amonte și din aval, precum și al soluțiilor de monitorizare integrate la nivelul instalațiilor."
Aplicații și domenii de utilizare – la fel de diverse ca tehnologia
Implant cerebral
Fuziunea cu laser a metalelor îndeplinește cerințele ridicate de calitate și siguranță din domeniul fabricării dispozitivelor medicale și a implanturilor. De exemplu, implantul cerebral personalizat din imagine, fabricat din titan, a fost realizat în 8,45 ore, din aproape 5.000 de straturi.
Cornier de montaj
În industria aeronautică și aerospațială, construcțiile din materiale ușoare, precum și o distribuție optimă a forțelor în interiorul piesei brute prezintă o importanță semnificativă. Acest așa-numit design optimizat topologic poate fi obținut cu ușurință prin intermediul procesului pe bază de pat de pulbere – la fel ca în cazul cornierului de montaj din imagine, realizat în decurs de 8 ore din aproape 2.700 de straturi.
Bloc hidraulic
Blocul hidraulic din imagine este utilizat pentru conectarea supapei de comandă cu cilindrul hidraulic. În cazul metodei de fabricare prin fuziunea cu laser a metalelor, este posibilă reducerea cu 80% a volumului total al acestuia, precum și reducerea cu 93% a pierderilor de presiune, fără afectarea funcționalității. Procesul de fabricare a durat unsprezece ore, nefiind necesare structuri de susținere.
Distribuitor
În mod convențional, pentru fabricarea acestui distribuitor erau necesare cinci piese individuale. În cazul procesului de topire cu laser bazată pe pulbere, componenta poate fi fabricată integral în mod direct. Prin intermediul LMF pot fi generate cu ușurință canale de reglare a temperaturii complexe, în funcție de conturul piesei. De asemenea, clienții beneficiază de reducerea duratei ciclurilor, precum și de procese de producție stabile din punct de vedere termic, cu o rată minimă a rebuturilor. Distribuitorul din imagine a fost fabricat în decurs de 70 de ore.
Suport de ax
În industria auto, pot fi realizate în mod rapid și fără scule suplimentare prototipuri complexe, funcționale, prin intermediul topirii cu laser pe bază de pulbere. Durata procesului de fabricație aditivă optimizat în funcție de design și de topologie pentru suportul de ax din imagine a fost de cinci ore.
Placă dentară
Un alt domeniu care profită de numeroasele avantaje ale fabricației aditive este medicina dentară. Astfel, pot fi realizate strat cu strat, cu o precizie ridicată și în timp record, structuri complexe din materiale biocompatibile. Placa dentară din imagine cu coroane dentare a fost fabricată în decurs de cca. trei ore din aproximativ 1 200 de straturi.
Componentă din domeniul R&D
La dezvoltarea aplicației sau a parametrilor, se utilizează lucrarea reprezentată. În acest sens, grinzile lungi sunt prelucrate după debitarea plăcii de substrat în cadrul încercărilor la tracțiune. Cu ajutorul acestora se poate verifica rezistența și capacitatea de deformare a componentei. După debitare și sudare, celelalte componente pătrate sunt examinate sub microscop în vederea detectării defecțiunilor minore, în cazul în care există. În ambele cazuri, este esențială asigurarea calității componentelor.
