eng
Оптический изолятор – это устройство, которое пропускает оптическое излучение только в одном направлении. Как правило, устройство используется для предотвращения нежелательного обратного излучения в лазерный резонатор. Функционирование устройства зависит от эффекта Фарадея, который используется в основном компоненте, – вращатель Фарадея.
DOI:10.22184/1993-7296.2016.59.5.34.41
DOI:10.22184/1993-7296.2016.59.5.34.41
Селективное лазерное плавление и лазерное напыление металлов, основанные на использовании лазерного излучения, являются методами аддитивной технологии. В данной статье описывается текущее положение дел в отношении обоих методов.
Аддитивное производство металлических изделий всегда заключается в послойном построении объекта, как правило из порошка, и чаще всего с использованием лазера.
Метод, который стал синонимом аддитивного производства в сознании людей и СМИ, выглядит следующим образом: платформа опускается после каждого шага спекания одного слоя порошка с помощью лазерного луча на глубину, равную высоте одного слоя. Процесс, происходящий в камере, заполненной инертным газом, называется селективным лазерным плавлением или сплавлением порошкового слоя. Эта технология позволяет создавать комплексные детали и элементы со сложными внутренними структурами. Вещество затвердевает именно в тех местах, где это требуется, во избежание нежелательных деформаций.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ВОЗМОЖНОСТЬ ДЛЯ МЕТОДА ЛАЗЕРНОГО НАПЫЛЕНИЯ МЕТАЛЛОВ
Многие компоненты, однако, не имеют внутренних каналов, полостей и сложных перетоков. Кроме того, часто, с практической точки зрения, целесообразно наносить дополнительный материал на уже готовые изделия, например в целях добавления резьбовой поверхности на трубы. Раньше трубы изготавливались с буольшим диаметром, чем это было необходимо по проекту, а затем весь металл, кроме мест, предназначенных для создания соединения труб, удалялся. Или, предположим, если у вас стоит задача изменения геометрии поверхности инструмента. В этих случаях проявляется эффективность другого процесса, например сварки лазерным напылением, или лазерного напыления металла, суть которого состоит во внедрении присадочного материала – порошка или проволоки – непосредственно в ванну расплава, образованную с помощью лазерного луча. Таким образом, создается слой капель, сваренных друг с другом. Метод с использованием порошка имеет особые перспективы, поскольку обеспечивает возможность создавать 3D-объекты. Так как металлический порошок подается коаксиально лазерному лучу, то формировать структуру можно в любом направлении, и структура объекта формируется путем наращивания множества слоев.
РАЗМЕР И СКОРОСТЬ
Метод лазерного напыления, как второй альтернативный процесс аддитивной технологии, привлекателен не только тем, что оборудование, реализующее его, уже полностью разработано и доступно. Привлекательность его связана, главным образом, с экономией материала за счет напыления вещества и с высокой скоростью формирования структуры, обеспечиваемой разработанным оборудованием. Достигая скорости выращивания элементов до 500 кубических сантиметров в час, данный метод превосходит традиционные процессы изготовления изделий не только с технологической точки зрения, но и также исходя из экономической эффективности. Необходимо сказать об отсутствии ограничений для разработчиков в отношении выбора сочетания используемых материалов: с помощью данного метода появилась возможность создавать многослойные и градиентные структуры практически любого вида. Процесс осуществляется в атмосферном воздухе. Это снижает вероятность брака и сокращает время для настройки системы. Кроме того, метод позволяет обрабатывать также и крупные детали. Все это снижает затраты на единицу продукции.
НАДЕЖДЫ И РЕАЛЬНОСТЬ
Несмотря на огромный потенциал аддитивного производства, скептики указывают на многочисленные препятствия, сопровождающие его внедрение. Пока материалы остаются относительно дорогими, а процесс послойного формирования объекта требует времени. Подводимая теплота, время плавления, время охлаждения, объем порошка – всё это накладывает ограничения на скорость процесса. Стоит учесть также программирование процесса. И хотя в CAD-модели заложены все необходимые функции, формирующие изделие, установке требуется чёткая последовательность действий – от первой линии сварки до последнего выброса порошка, – учитывающая все термофизические процессы, происходящие в изделии. В какой-то момент в будущем программное обеспечение сможет рассчитать всю операцию самостоятельно. И в настоящее время работа инженеров закладывает основу для реализации этой возможности.
ПРОЕКТ AMAZE ДЛЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
При поддержке Европейского Союза, который является спонсором развития сотрудничества между Европейским космическим агентством (ЕКА), восемью университетами и девятнадцатью компаниями, включая TRUMPF, проводятся фундаментальные исследования в рамках проекта AMAZE. Цель проекта заключается в разработке производства металлических компонентов размером до двух метров в высоту с использованием аддитивных технологий и достижение нулевых отходов. Срок окончания проекта – 2016 год. Планируется, что по сравнению с традиционными методами затраты на производство будут снижены вдвое. TRUMPF в проекте руководит и координирует группу разработчиков по использованию метода лазерного напыления. В какой-то степени гарантией успешного завершения проекта может служить высказывание Дэвида Дж. Джарвиса, руководителя отдела ЕКА по новым материалам и исследованиям в области энергетики, являющегося главным координатором по AMAZE: "Когда речь идет об аддитивных технологиях, мы обязательно должны обсуждать сварку лазерным напылением. Это интересный способ для проведения ремонтных работ, восстановления компонентов и доработки существующих изделий".
По материалам www.laser-community.com/en/slm-and-laser-metal-deposition-in-additive-manufacturing/
Аддитивное производство металлических изделий всегда заключается в послойном построении объекта, как правило из порошка, и чаще всего с использованием лазера.
Метод, который стал синонимом аддитивного производства в сознании людей и СМИ, выглядит следующим образом: платформа опускается после каждого шага спекания одного слоя порошка с помощью лазерного луча на глубину, равную высоте одного слоя. Процесс, происходящий в камере, заполненной инертным газом, называется селективным лазерным плавлением или сплавлением порошкового слоя. Эта технология позволяет создавать комплексные детали и элементы со сложными внутренними структурами. Вещество затвердевает именно в тех местах, где это требуется, во избежание нежелательных деформаций.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ВОЗМОЖНОСТЬ ДЛЯ МЕТОДА ЛАЗЕРНОГО НАПЫЛЕНИЯ МЕТАЛЛОВ
Многие компоненты, однако, не имеют внутренних каналов, полостей и сложных перетоков. Кроме того, часто, с практической точки зрения, целесообразно наносить дополнительный материал на уже готовые изделия, например в целях добавления резьбовой поверхности на трубы. Раньше трубы изготавливались с буольшим диаметром, чем это было необходимо по проекту, а затем весь металл, кроме мест, предназначенных для создания соединения труб, удалялся. Или, предположим, если у вас стоит задача изменения геометрии поверхности инструмента. В этих случаях проявляется эффективность другого процесса, например сварки лазерным напылением, или лазерного напыления металла, суть которого состоит во внедрении присадочного материала – порошка или проволоки – непосредственно в ванну расплава, образованную с помощью лазерного луча. Таким образом, создается слой капель, сваренных друг с другом. Метод с использованием порошка имеет особые перспективы, поскольку обеспечивает возможность создавать 3D-объекты. Так как металлический порошок подается коаксиально лазерному лучу, то формировать структуру можно в любом направлении, и структура объекта формируется путем наращивания множества слоев.
РАЗМЕР И СКОРОСТЬ
Метод лазерного напыления, как второй альтернативный процесс аддитивной технологии, привлекателен не только тем, что оборудование, реализующее его, уже полностью разработано и доступно. Привлекательность его связана, главным образом, с экономией материала за счет напыления вещества и с высокой скоростью формирования структуры, обеспечиваемой разработанным оборудованием. Достигая скорости выращивания элементов до 500 кубических сантиметров в час, данный метод превосходит традиционные процессы изготовления изделий не только с технологической точки зрения, но и также исходя из экономической эффективности. Необходимо сказать об отсутствии ограничений для разработчиков в отношении выбора сочетания используемых материалов: с помощью данного метода появилась возможность создавать многослойные и градиентные структуры практически любого вида. Процесс осуществляется в атмосферном воздухе. Это снижает вероятность брака и сокращает время для настройки системы. Кроме того, метод позволяет обрабатывать также и крупные детали. Все это снижает затраты на единицу продукции.
НАДЕЖДЫ И РЕАЛЬНОСТЬ
Несмотря на огромный потенциал аддитивного производства, скептики указывают на многочисленные препятствия, сопровождающие его внедрение. Пока материалы остаются относительно дорогими, а процесс послойного формирования объекта требует времени. Подводимая теплота, время плавления, время охлаждения, объем порошка – всё это накладывает ограничения на скорость процесса. Стоит учесть также программирование процесса. И хотя в CAD-модели заложены все необходимые функции, формирующие изделие, установке требуется чёткая последовательность действий – от первой линии сварки до последнего выброса порошка, – учитывающая все термофизические процессы, происходящие в изделии. В какой-то момент в будущем программное обеспечение сможет рассчитать всю операцию самостоятельно. И в настоящее время работа инженеров закладывает основу для реализации этой возможности.
ПРОЕКТ AMAZE ДЛЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
При поддержке Европейского Союза, который является спонсором развития сотрудничества между Европейским космическим агентством (ЕКА), восемью университетами и девятнадцатью компаниями, включая TRUMPF, проводятся фундаментальные исследования в рамках проекта AMAZE. Цель проекта заключается в разработке производства металлических компонентов размером до двух метров в высоту с использованием аддитивных технологий и достижение нулевых отходов. Срок окончания проекта – 2016 год. Планируется, что по сравнению с традиционными методами затраты на производство будут снижены вдвое. TRUMPF в проекте руководит и координирует группу разработчиков по использованию метода лазерного напыления. В какой-то степени гарантией успешного завершения проекта может служить высказывание Дэвида Дж. Джарвиса, руководителя отдела ЕКА по новым материалам и исследованиям в области энергетики, являющегося главным координатором по AMAZE: "Когда речь идет об аддитивных технологиях, мы обязательно должны обсуждать сварку лазерным напылением. Это интересный способ для проведения ремонтных работ, восстановления компонентов и доработки существующих изделий".
По материалам www.laser-community.com/en/slm-and-laser-metal-deposition-in-additive-manufacturing/
Отзывы читателей
