Лазерное выращивание металла и селективное лазерное плавление — важнейшие направления аддитивных технологий

Лазерное выращивание металла и селективное лазерное плавление

В числе областей развития аддитивных технологий наиболее актуальным для России, США и ЕС является металлообрабатывающее направление - изготовление деталей для сложных узлов аэрокосмической, транспортной и оборонной техники, в особенности жаропрочных элементов турбореактивных двигателей. С помощью лазерных станков можно не только выращивать металл, но и наносить на него гравировку, резать и маркировать.

Два основных класса технологий трехмерного изготовления металлов

Технология Bed Deposition подразумевает создание равномерного слоя порошка на подложке, а затем лазерное сплавление порошка в сформированный слой. Термин "селективное лазерное плавление" (SLM) довольно точно описывает эту технологию.

Технология Direct Deposition - метод прямого осаждения материала из газопорошковой струи металлических частиц. Струя частиц поступает прямо в ту же область, куда подается энергия лазера. Лазерный луч оплавляет участок выращиваемого изделия, формируя локальную ванну жидкого расплава. Часть металлического порошка вдувается в расплав струей инертного транспортирующего газа (обычно высокочистого аргона). Это несколько напоминает бумажный струйный принтер или аэрограф для графических дизайнеров.


Схема лазерного выращивания по технологии Bed Deposition и Direct Deposition

Рис. 1. Схема лазерного выращивания по технологии Bed Deposition и Direct Deposition


Лазерное выращивание - мировой опыт

Основным рабочим элементом установки для лазерного выращивания является лазерная головка. Это сложное устройство ,которое содержит систему фокусировки лазера, охлаждающую систему , механизм подачи материала, а также элементы системы управления (датчики, видеокамеры и т.д.). В ходе изготовления детали требуется координирование нескольких параметров: 

  • мощность лазера;
  • размер пятна расплава;
  • интенсивность подачи материала;
  • рассеивание порошкового материала; 
  • скорость движения головки. 

При этом необходимо обеспечить точную фокусировку газопорошковой струи, поступающей в зону расплавления. Для снижения износа сопла высокоскоростным абразивным потоком применяют вкладыши из твердых износостойких сплавов (карбид вольфрама на кобальтовой связке).

Лазерное выращивание - российская разработка

В России действует несколько научно-технических центров, занимающихся разработкой технологий выращивания металлических деталей в Москве и области, в Воронеже, Санкт-Петербурге, Самаре, Уфе и некоторых других городах. 

Исследования ведутся по пяти направлениям: 

  • приборы для лазерного выращивания; 
  • металлические порошки; 
  • технологии выращивания, контроля и управления,
  • программное обеспечение для 3D-технологий; 
  • образование структуры выращиваемых изделий.

 

Лазерное выращивание металла

Рис. 2. Лазерное выращивание металла  

Прямое лазерное выращивание, технология Selective Laser Sintering (SLS)

Рис. 3. Прямое лазерное выращивание, технология Selective Laser Sintering (SLS)


Основной задачей проекта является создание научно-технических основ для промышленного освоения технологии прямого лазерного выращивания рабочих узлов и элементов авиационных двигателей с лучшими эксплуатационными параметрами и рабочим ресурсом. 

Технолгические изобретения в данной сфере повышают эффективность процесса изготовления деталей авиационных двигателей, а также повышает производительность процесса изготовления.

Лазерное выращивание - области применения

Технологии и оборудование прямого лазерного выращивания обладают широким спектром возможностей применения и могут существенно повлиять на развитие многих отраслей экономики. Применение:

  • Двигателестроение;
  • Ракетно-космичесмическая промышленность;
  • Транспортная промышленность;
  • Судовая промышленность,
  • Машиностроение;
  • Медицинская промышленность.

Также новые технологии могут быть применены при разработке и модернизации смежных отраслей инженерии поверхности. Технологии лазерной порошковой наплавки поверхностных слоев, актуальны для атомной, нефтегазовой, нефтехимической и химической промышленности.


Подписывайтесь на наш Telegram канал
Мы в мессенджерах
Узнайте больше по телефону
+7 (800) 500-57-83

Комментарии

    Сообщения не найдены

Подписывайтесь

Введите адрес электронной почты, чтобы получать информацию о специальных предложениях и акциях.