راهنمای جامع لایه نشانی با استفاده از توزیع مستقیم انرژی (DED) در پرینت سه بعدی

مروری بر کاربردهای صنعتی ساخت افزودنی فلزات

پرینت سه بعدی فلزی DED یا Directed Energy Deposition نوعی روش ساخت افزودنی است که معمولاً برای عملیات تعمیر قطعات یا اضافه کردن ماده به اجزا استفاده می‌شود.

لایه نشانی با استفاده از توزیع مستقیم انرژی (DED) یک فرآیند پیچیده پرینت سه بعدی است و معمولاً برای تعمیر یا افزودن ماده‌ی اضافه به اجزای موجود مورد استفاده قرار می‌گیرد. با استفاده از این فناوری می توان قطعات را از ابتدا ساخت اما بیشتر برای کاربردهای صنعتی مانند تعمیر پره‌های توربین آسیب دیده استفاده می‌گردد.

به طور مشابه با بعضی از روشهای ذوب لیزری مبتنی بر بستر پودر مثل SLM و EBM این روش نیز از یک منبع انرژی متمرکز مانند پرتو لیزر یا الکترون برای ذوب ماده استفاده می‌کند. اما ماده ذوب شده، به طور هم زمان بوسیله یک نازل نیز لایه نشانی می‌گردد. بطوریکه، این روش پیشرو روش‌های ذوب لیزری مبتنی بر بستر پودر و اکستروژن ماده است. باید این نکته را مورد توجه قرار داد که این روش با اسامی دیگری نیز شناخته می‌شود مانند Laser Engineered Net Shaping (LENS), Direct Metal Deposition (DMD), Electron Beam Additive Manufacturing EBAM که بستگی به نوع کاربرد و روش خاص آن خواهد داشت.

ساخت افزودنی فلزی به روش DED توسط BeAM
ساخت افزودنی فلزی به روش DED توسط BeAM

تکنولوژی پرینت سه بعدی DED چگونه کار می‌کند؟

مطابق دیگر روش‌های پرینت سه بعدی، طراحی یک قطعه با ایجاد مدل سه بعدی بوسیله نرم افزار CAD انجام می‌گیرد. در ادامه، قطعه به چندین لایه بوسیله نرم افزار slicer تقسیم می‌گردد که نمایانگر لایه‌های متعدد ماده مورد نیاز برای تشکیل قطعه دارد.

این روش بوسیله لایه نشانی ماده بر روی سطح ساخت و یا قطعه‌ای که برای تعمیر مد نظر است با استفاده از یک نازل با چندین بازوی محوری (4 یا 5 محور) کار می‌کند. ماده فلزی که بوسیله نازل به محل مورد نظر تغذیه می‌گردد، می‌تواند به صورت پودر و یا مفتول باشد. در حالی که ماده مصرفی روی سطح مورد نظر لایه گذاری میگردد، یک منبع حرارتی به طور هم زمان ماده را ذوب می‌کند که این منبع می‌تواند پرتو لیزر، پرتو الکترون و یا قوس پلاسما باشد. این فرآیند سلسله‌وار تکرار شده تا زمانی که لایه‌ها منجمد شوند و یک قطعه تعمیر شده یا جدید، حاصل گردد.

فرآیند ساخت افزودنی DED
فرآیند ساخت افزودنی DED | عکس از Dassault Systemes

در سیستم‌هایی که منبع حرارتی آنها پرتو الکترونی است، کل فرآیند می‌بایست در محیط خلاء انجام پذیرد تا از انحراف پرتو الکترونی بوسیله مولکول‌های هوا جلوگیری به عمل ‌آید. از سوی دیگر، سیستم‌هایی که با پرتو لیزر کار ‌می‌کنند برای کار با فلزات فعال، نیاز به یک محفطه با اتمسفر کاملاً خنثی دارند که این مهم با استفاده از مقدار قابل توجهی از گاز خنثی و صرف زمان برای رسیدن به سطح مطلوب اکسیژن تامین می‌گردد. بعلاوه، از گاز محافظ به صورت موضعی نیز می‌توان استفاده کرد.

مواد و کاربردهای پرینت سه بعدی DED

این فرآیند معمولاً برای فلزات به صورت پودر و یا مفتول استفاده می‌گردد. اما، امکان استفاده از روش DED برای پلیمرها و سرامیک‌ها نیز وجود دارد. به عنوان مثال، شرکت AREVO از روش DED پلیمری با فیلامنت‌های فیبر کربن برای ساخت قطعات کامپوزیت سبک وزن به عنوان محصول نهایی بهره می‌برد. فیلامنت ترموپلاستیک با یک منبع حرارتی ذوب شده و بوسیله یک غلتک فشرده شده تا لایه‌های قطعه را ایجاد کند.

در مورد فلزات، تقریباً تمام فلزاتی که جوش‌پذیر هستند می‌توانند به روش DED پرینت شوند. این فلزات شامل تیتانیوم و آلیاژهای آن، اینکونل، تانتالیوم، تنگستن، نایوبیوم، فولاد ضد زنگ، آلومینیوم می‌باشد. قطر مفتول‌های مورد استفاده در بازه 1 الی 3 میلیمتر و اندازه ذرات پودر مشابه روش متالورژی پودر بین 50 الی 150 میکرون خواهد بود.

همانطور که پیش از این اشاره شد، این روش بخصوص برای تعمیر قطعاتی که دچار آسیب‌ شدند استفاده می‌گردد. بر اساس گزارش ASTM International:

روش پرینت سه بعدی فلزی DED توانایی تولید قطعات نسبتاً بزرگ ( حجم بیش از 1000 میلیمتر مکعب) با ابزارآلات حداقل و فرآیندهای ثانویه اندک را دارد. بعلاوه از فرآیند‌های DED برای تولید قطعات با ترکیب گرادیانی نیز می‌توان استفاده نمود. همینطور در ساختارهای ترکیبی شامل مواد چندگانه با ساختار و ترکیب متفاوت نیز کاربرد خواهد داشت.

پودر فلزی پرینت سه بعدی
پودر فلزی پرینت سه بعدی | عکس از Trumpf

بازیگردانان اصلی بازار DED

امروزه، بازار شاهد تعداد سازندگان کمی در حوزه پرینتر‌های سه بعدی DED است. شرکت BeAM یکی از اصلی‌ترین فعالان این تکنولوژی است که سه محصول Magic 80، Modulo 250 و Modulo 450 را با منبع حرارتی لیزر معرفی کردند. شرکت‌های دیگری که ماشین‌های DED لیزری را تولید می‌کنند شامل Trumpf, Optomec, FormAlloy, DMG Mori, InssTek, Relativity هستند.

اما درباره سیستم‌های DED با منبع پرتو الکترونی شرکت Sciaky Inc توانسته با تجاری سازی پنج ماشین مختلف و ساخت ماشین‌های سفارشی پیشرو باشد. یک شرکت تولید کننده دیگر نیز Evobeam GmbH نام دارد. سرانجام، سازندگان پرینترهای‌ DED با قوس پلاسما، شامل شرکتهای Norsk Titanium, WAAM, GEFERTEC, Prodways و Lincoln Electric هستند.

منبع 3DNatives.com

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

1
سلام.
چطور میتونیم کمکتون کنیم!
Powered by