رفتن به نوشته‌ها

با QCL 3DM، لیزرهای AM هرگز یکسان نخواهند بود


از طریق ما با همه چیزهایی که در دنیای شگفت انگیز AM اتفاق می افتد به روز باشید لینکدین انجمن.

3DM یک استارت آپ اسرائیلی است، در سال 2016 تاسیس شد و از سال 2021 در بورس اوراق بهادار تل آویو معامله می شود. این شرکت به تازگی از مخفی کاری خارج شده است و اکنون آماده است تا با ارائه چیزی واقعاً منحصر به فرد در SLS – یا به طور دقیق پلیمر L-PBF – چشم انداز جهانی را گسترش دهد. : یک فناوری لیزر آبشاری کوانتومی (QCL) که می‌تواند کیفیت چاپ صنعتی را با هر ماده ترموپلاستیکی با هزینه چاپ بسیار کمتر در مقایسه با فناوری‌های موجود ارائه دهد.

در حالی که کیفیت بالاتر و هزینه های کمتر ممکن است چیزی باشد که بسیاری از شرکت ها در چاپ سه بعدی وعده می دهند، 3DM می تواند از دانش منحصر به فردی در مورد خواص لیزر استفاده کند تا با تغییر فرکانس لیزر به گونه ای خاص، توانایی تطبیق لیزر با مواد را ارائه دهد. خواص ذوب مواد (به همین دلیل است که شرکت ترجیح می دهد به این فرآیند به عنوان “ذوب” به جای “تجزیه” اشاره کند) به جای بسیاری از پارامترهای دیگر که بسیار کمتر تاثیرگذار هستند. این فناوری توسط دانیل ماجر، موسس 3DM و CTO که دارای مدرک دکترا است، توسعه یافته است. مدرک فیزیک از موسسه علوم وایزمن در اسرائیل. دانیل یک تجربه تقریباً همه جانبه با لیزر – در طراحی و توسعه لیزر و همچنین در فرآیندهای تولید – دارد و در 30 سال گذشته شرکت‌هایی را در این زمینه رهبری کرده است.

فناوری ثبت اختراع که شرکت را قادر به انجام این کار می‌کند، در هدهای چاپ SLS پیشرفته و توسعه‌یافته داخلی یافت می‌شود – که مبتنی بر رویکرد پرتو لیزر موازی است که سرعت و توان چاپ را تسریع می‌کند و در عین حال وضوح چاپ و مکانیکی را افزایش می‌دهد. قدرت (بیشتر در محور Z). دیدن طراحی شیک و آینده نگرانه هدهای چاپ 3DM کمک می کند تا بفهمیم اینها فقط لیزرهای جدید نیستند، بلکه رویکردی کاملاً جدید برای چاپ سه بعدی پلیمری مبتنی بر لیزر هستند و این پتانسیل را دارند که صنعت AM را برای سال های آینده شکل دهند.

هر لیزر به اجزای لیزری زیادی تقسیم می‌شود، پس از آن هر جزء به دقت بررسی و آزمایش می‌شود و روی یک دستگاه خنک‌کننده در کنار یک لنز موازی و یک درایور مونتاژ می‌شود. پس از مونتاژ، این اجزا یک “ماژول لیزر” را تشکیل می دهند.

از آنجایی که تمام فناوری‌های PBF پلیمری مبتنی بر لیزر نیاز به رقابت با فناوری‌های PBF حرارتی با توان عملیاتی بالا دارند، توانایی استفاده ماهرانه از انتخاب بسیار گسترده‌تری از مواد تبدیل به نقطه فروش کلیدی خواهد شد. این چیزی است که 3DM می تواند ارائه دهد و با نیازهای ماشین آلات با هر قیمت و درجه ای سازگار شود.

در مبدا لیزر

لیزرهای 3DM در FAB های اختصاصی، بر روی ویفرها، بر اساس فرآیندهای تولید نیمه هادی ها تولید می شوند. هنگامی که لیزرها ساخته شدند، هر کدام به اجزای لیزری زیادی تقسیم می‌شوند، پس از آن هر جزء به دقت بررسی و آزمایش می‌شود و روی یک دستگاه خنک‌کننده در کنار یک لنز موازی و یک درایور مونتاژ می‌شود. پس از مونتاژ، این اجزا یک “ماژول لیزر” را تشکیل می دهند.

سپس چهار ماژول لیزر مختلف در یک محفظه مونتاژ می‌شوند، همراه با سایر عناصر نوری که تمام لیزرها را در یک پرتو با کیفیت بالا و پرقدرت ترکیب می‌کند – AKA سر پرتویی که یک نقطه لیزر ذوب روی پودر ایجاد می‌کند.

از نظر مقیاس پذیری – بسیاری از سر پرتوها را می توان برای تشکیل یک سر چاپ که به طور بالقوه به اندازه هر ناحیه اسکن است، جمع کرد.

فرکانس های QCL با 3DM با هر ماده ای سازگار هستند
چهار ماژول لیزر QCL مختلف در یک کیس مونتاژ شده اند، همراه با سایر عناصر اپتیکی که تمام لیزرها را در یک پرتو با کیفیت بالا و پرقدرت ترکیب می کنند – AKA سر پرتو (که در این تصویر مشاهده می شود) که یک نقطه لیزر ذوب روی پودر ایجاد می کند. .

عناصر نوری دیگری در سر پرتو برای فوکوس، اسکن و یکسان سازی تمام پرتوهای لیزر وجود دارد. چهار مورد از آنها با هم روی صفحه با دوربین های مورد استفاده برای مکانیسم دوخت قرار گرفته اند. 3DM می تواند از طریق یک الگوریتم طراحی شده خاص، شروع و پایان هر لیزر و هر پرتو را کنترل کند. ایدو توضیح می دهد: “این یک لیزر نیمه هادی پرقدرت است که کوچک و مقرون به صرفه است.” ما اکنون از یک تا چهار لیزر استفاده می کنیم، اما ادغام حداکثر 8 لیزر QCL در سر پرتو برای قوی تر کردن آن چندان دور از ذهن نیست.

ایدو ادامه می دهد: «مزایای فنی بسیار دیگری در این رویکرد وجود دارد. “[These include] طول موج بهینه پرتو ما، که کوتاهتر است، و همچنین اندازه نقطه، که تقریباً نصف اندازه لیزر سنتی SLS است. سایر ویژگی های کلیدی فناوری 3DM عبارتند از راندمان ذوب، این واقعیت که ما ذوب می کنیم و نه تنها تف جوشی می کنیم، مقیاس پذیری، اندازه کوچکتر سر پرتو در مقایسه با لیزرهای CO2، و تأثیری که بر توانایی ما برای کنترل گرمای اعمال شده به دستگاه دارد. Ido به 3dpbm می گوید. تمام این ویژگی ها منجر به پرداخت سطحی بهتر و جزئیات بالاتر و همچنین توانایی تولید قطعات همسانگرد می شود که به این معنی است که آنها دارای خواص مکانیکی بهتری نسبت به قطعات استاندارد صنعتی هستند. در نهایت، در حالی که لیزرهای QCL از قدرت کمتری برخوردارند، می‌توانند کارآمدتر از لیزرهای CO2 باشند، که می‌تواند منجر به توانایی چاپ سریع‌تر، حتی بر روی مواد مقرون‌به‌صرفه‌تر مانند پلی پروپیلن شود، و این فناوری را برای کاربردهای تولیدی مناسب‌تر می‌سازد.

خیاطی QCL به مواد

لیزرهای 3DM هیچ محدودیت ذاتی برای چاپ مواد مختلف ندارند. هنگامی که طول موج ایده آل شناسایی و کالیبره شد، QCL هر چیزی از نایلون تا PEEK را چاپ می کند. در هر صورت، محدودیت ها اغلب به دلیل سیستم مورد استفاده است نه منبع لیزر. به عنوان مثال، برخی از سیستم ها ممکن است فقط قادر به مقاومت در برابر دماهای خاص باشند و سپس لیزر به ظرفیت خود سیستم محدود می شود.

فرکانس های QCL با هر ماده ای سازگار هستند، با سر پرتو 3DM نویدبخش قطعات سریعتر و با کیفیت بالاتر در پلیمر PBF مبتنی بر لیزر است.توانایی تنظیم طول موج لیزر فرصت‌های جدیدی را برای مواد ایجاد می‌کند و در عین حال تنظیم فرآیند چاپ را بسیار آسان‌تر می‌کند. در چاپ سه بعدی SLS استاندارد، کاربران فقط می توانند پارامترهای مکانیکی را تغییر دهند که به ضخامت مواد یا سرعت حرکت غلتک مربوط می شود. پارامترهای دیگر ممکن است شامل دمای لامپ IR و مدت زمان لازم برای رسیدن به آن دما و گرم کردن یکنواخت بستر پودری و سازگاری آن در کل منطقه ساخته شده و غیره باشد.

تنها در این صورت است که پارامترهای مکانیکی نسبت به خود لیزر وارد عمل می شوند. به عنوان مثال، قدرت لیزر، سرعت تغییر آن برای هر بخش، و پارامترهای مختلف برای کانتور، از جمله اندازه و سرعت.

ما می‌توانیم لیزر را با طراحی در هر طول موجی بین چهار تا 15 میکرون بدست آوریم، همانطور که هر کسی که از صنعت شیمی به شما می‌گوید، همان چیزی است که ترموپلاستیک‌ها نیاز دارند. علاوه بر این، هنگام استفاده از لیزرهای CO2، ممکن است مجبور شوید کمبود راندمان را با قدرت لیزر بیشتر یا با استفاده از لیزر برای مدت طولانی‌تر جبران کنید – Ido ادامه می‌دهد – اما در نهایت به مصنوعاتی خواهید رسید که دقت کمتری دارند. Ido نمودارهایی را به ما نشان می دهد که جذب انرژی ایده آل سه ماده مختلف را نشان می دهد: پلی پروپیلن، TPU و PA هر کدام منحنی جذب متفاوتی دارند که لیزرهای 3DM را می توان برای آن طراحی کرد.

بر اساس داده‌ها، می‌توانیم تصمیم بگیریم که آیا می‌خواهیم قله‌ها را هدف بگیریم یا می‌توانیم مناطقی را هدف بگیریم که بهترین عملکرد را روی آن ماده دارند، در حالی که CO2 فقط به همان طول موج خاص محدود می‌شود و به این معنی است که شما باید از آن استفاده کنید. همان فرکانس برای هر ماده، “Ido اشاره می کند. این دقت بیشتر به ما امکان می‌دهد قطعات قوی‌تر، همسانگردتر و با وضوح بالاتر و با هزینه‌های قابل مقایسه یا بهتر تولید کنیم.»

فرکانس های QCL با هر ماده ای سازگار هستند، با سر پرتو 3DM نویدبخش قطعات سریعتر و با کیفیت بالاتر در پلیمر PBF مبتنی بر لیزر است.
سر پرتوها در چاپگرهای سه بعدی مانند این سیستم های آزمایشی که در داخل مرکز 3DM قرار دارند، نصب می شوند.



منبع

منتشر شده در اخبار پرینتر و چاپ سه بعدی