Technologia fabricationis additivae lasericae (AM), cum commodis altae accurationis fabricationis, flexibilitatis validae, et gradus automationis alti, late adhibetur in fabricatione partium clavium in campis ut autocinetico, medico, aëronautico, etc. (velut fistulae cibustibilis missilium, fulcra antennarum satellitum, implantationes humanae, etc.). Haec technologia per fabricationem integratam structurae et functionis materiae efficaciam combinationis partium impressarum magnopere augere potest. Hodie, technologia fabricationis additivae lasericae plerumque fasciculum Gaussianum focalizatum cum distributione energiae in centro alto et margine humili adhibet. Tamen, saepe gradientes thermicos altos in materia fusa generat, quod ad subsequentem formationem pororum et granorum crassorum ducit. Technologia formationis fasciculi nova methodus est ad hanc quaestionem solvendam, quae efficaciam et qualitatem impressionis emendat per adaptationem distributionis energiae fasciculi laserici.
Comparata cum subtractione traditionali et fabricatione aequivalenti, technologia fabricationis additivae metallicae commoda habet ut breve tempus cycli fabricationis, magnam accuratiam processus, magnam ratem usus materiae, et bonam functionem generalem partium. Quapropter, technologia fabricationis additivae metallicae late adhibetur in industriis ut aerospatialibus, armorum et instrumentorum, energia nuclearis, biopharmaceuticis, et autocinetis. Innixa principio accumulationis discretae, fabricationis additivae metallicae fontem energiae (velut laser, arcum, vel fasciculum electronicum) utitur ad pulverem vel filum liquefaciendum, deinde ea stratis stratis accumulat ad componentem destinatum fabricandum. Haec technologia commoda significantia habet in producendis parvis seriebus, structuris complexis, vel partibus personalizatis. Materiae quae non possunt vel difficiles sunt ad processum utens technis traditionalibus etiam aptae sunt ad praeparationem utens methodis fabricationis additivae. Ob commoda supradicta, technologia fabricationis additivae late attentionem a studiosis tam domesticis quam internationalibus attraxit. Per decennia proxima, technologia fabricationis additivae celeriter progressum fecit. Ob automationem et flexibilitatem instrumentorum fabricationis additivae lasericae, necnon commoda comprehensiva altae densitatis energiae lasericae et altae accuratiae processus, technologia fabricationis additivae lasericae celerrime evoluta est inter tres technologias fabricationis additivae metallicae supra memoratas.
Technologia fabricationis additivae metallorum laseris ulterius dividi potest in LPBF et DED. Figura 1 schema typicum processuum LPBF et DED ostendit. Processus LPBF, etiam Fusio Laser Selectiva (SLM) appellatus, componentes metallicos complexos fabricare potest perlustrando radios laseris altae energiae secundum viam fixam in superficie strati pulveris. Deinde, pulvis liquescit et solidificatur stratis post stratum. Processus DED praecipue duos processus impressionis includit: depositionem fusionis laseris et fabricationem additivam filum laseris alimentando. Utraque harum technologiarum partes metallicas directe fabricare et reparare potest per synchronam alimentationem pulveris metallici vel fili. Comparata cum LPBF, DED maiorem productivitatem et maiorem aream fabricationis habet. Praeterea, haec methodus etiam commode materias compositas et materias functionaliter graduatas praeparare potest. Tamen, qualitas superficialis partium impressarum per DED semper mala est, et processus subsequens necessarius est ad accuratiam dimensionalem componentiae destinatae emendandam.
In hodierno processu fabricationis additivae lasericae, radius Gaussianus focalizatus plerumque fons energiae est. Attamen, propter distributionem energiae singularem (centrum altum, marginem humilem), verisimile est ut gradientes thermicos altos et instabilitatem piscinae liquefactae efficiat, quod ad qualitatem formationis partium impressarum malam ducit. Praeterea, si temperatura centralis piscinae liquefactae nimis alta est, elementa metallica puncti liquefactionis humilis vaporizabit, instabilitatem processus LBPF ulterius exacerbans. Ergo, cum porositate crescente, proprietates mechanicae et vita lassitudinis partium impressarum significanter minuuntur. Inaequalis distributio energiae radiorum Gaussianorum etiam ad efficientem usum energiae lasericae humilem et ad nimiam iacturam energiae ducit. Ut meliorem qualitatem impressionis consequantur, eruditi explorare coeperunt compensationem vitiorum radiorum Gaussianorum per modificationem parametrorum processus, ut potentiam lasericam, celeritatem scrutationis, crassitudinem strati pulveris, et rationem scrutationis, ut possibilitatem inputationis energiae moderentur. Propter fenestram processus huius methodi angustam, limitationes physicae fixae possibilitatem ulterioris optimizationis limitant. Exempli gratia, aucta potentia laseris et celeritate perscrutandi magnam efficientiam fabricationis consequi potest, sed saepe pretio detrimenti qualitatis impressionis fit. Recentibus annis, mutatio distributionis energiae laseris per consilia formationis fasciculi efficacitatem fabricationis et qualitatem impressionis insigniter augere potest, quae futura directio progressionis technologiae fabricationis additivae laseris fieri potest. Technologia formationis fasciculi plerumque ad adaptationem distributionis frontis undae fasciculi ingressi significat ut distributio intensitatis et proprietates propagationis desideratae obtineantur. Applicatio technologiae formationis fasciculi in technologia fabricationis additivae metallicae in Figura 2 ostenditur.
Applicatio technologiae formationis radiorum in fabricatione additiva laserica
Incommoda impressionis Gaussianae traditionalis
In technologia fabricationis additivae laseris metallici, distributio energiae radii laseris magnum momentum in qualitatem partium impressarum habet. Quamquam radii Gaussiani late in apparatu fabricationis additivae laseris metallici adhibiti sunt, tamen gravibus incommodis laborant, ut qualitate impressionis instabili, usu energiae humili, et fenestris processus angustis in processu fabricationis additivae. Inter haec, processus liquefactionis pulveris et dynamica piscinae liquefactae durante processu additivo laseris metallici arcte cum crassitudine strati pulveris coniunguntur. Ob praesentiam zonarum spargendi pulveris et erosionis, crassitudo actualis strati pulveris maior est quam expectatio theoretica. Deinde, columna vaporis principales sparsiones retrorsum effecit. Vapor metallicus cum pariete posteriori collidit ut sparsiones formet, quae secundum parietem anteriorem perpendiculariter ad aream concavam piscinae liquefactae sparguntur (ut in Figura 3 demonstratur). Ob complexam interactionem inter radium laseris et sparsiones, sparsiones ejectae qualitatem impressionis stratorum pulveris subsequentium graviter afficere possunt. Praeterea, formatio foraminum clavium in piscina liquefacta etiam graviter qualitatem partium impressarum afficit. Pori interni partis impressae maxime a foraminibus claudentibus instabilibus causantur.
Mechanismus formationis vitiorum in technologia formationis radiorum
Technologia formationis radiorum potest amplificare efficaciam in multis dimensionibus simul, quod differt a radiis Gaussianis, quae efficaciam in una dimensione meliorem reddunt, alias dimensiones tamen detrimento habentibus. Technologia formationis radiorum potest accurate distributionem temperaturae et proprietates fluxus piscinae liquefactae accommodare. Distributione energiae lasericae moderata, piscina liquefacta relative stabilis cum parvo gradiente temperaturae obtinetur. Distributio energiae lasericae apta utilis est ad porositatem et vitia cathodica supprimenda, et ad qualitatem impressionis lasericae in partibus metallicis emendandam. Varias emendationes in efficientia productionis et usu pulveris consequi potest. Simul, technologia formationis radiorum nobis plures rationes processus praebet, libertatem designandi processus magnopere liberans, quod est progressus revolutionarius in technologia fabricationis additivae lasericae.
Tempus publicationis: XXVIII Februarii, MMXXIV
