Genel İşlem Açıklaması
DED sisteminin en yaygın türü, metaller için optimize edilmiş toz bazlı bir lazer biriktirme sistemi olduğundan, diğer süreçlerin karşılaştırılacağı paradigma süreci olarak tipik bir LBMD sürecini kullanacağız. LBMD’de, malzemeyi substrat üzerine biriktirmek için bir “biriktirme kafası” kullanılır.
Bir biriktirme kafası tipik olarak entegre bir lazer optiği, toz memeleri, inert gaz boruları ve bazı durumlarda sensörlerden oluşan bir koleksiyondur. Alt tabaka, üzerine yeni bir parçanın üretileceği düz bir plaka veya üzerine ek geometrinin ekleneceği mevcut bir parça olabilir.
Biriktirme, alt-tabaka ve biriktirme kafası arasındaki nispi diferansiyel hareket tarafından kontrol edilir. Bu diferansiyel hareket, biriktirme kafasını hareket ettirerek, alt tabakayı hareket ettirerek veya alt tabaka ve biriktirme kafası hareketinin bir kombinasyonu ile gerçekleştirilir. Biriktirmenin dikey bir şekilde meydana geldiği 3 eksenli sistemler tipiktir.
Ancak döner tabla veya robotik kollar kullanan 4 veya 5 eksenli sistemler de mevcuttur. Buna ek olarak, çok sayıda şirket, çok takım değiştiricili CNC freze tezgahlarına dahil edilmek üzere LBMD biriktirme kafalarını “araçlar” olarak satmaya başlamıştır. Bir CNC freze makinesine entegre edilerek, bir LBMD kafası, tek bir aparat içinde ekleme ve çıkarma yetenekleri sağlayabilir. Bu, özellikle bakım ve onarım için kullanışlıdır.
Bir toz memesinden eriyik havuzuna beslenen toz parçacıklarının kinetik enerjisi, uçuş sırasında tozlar üzerindeki yerçekimi etkisinden daha büyüktür. Sonuç olarak, dikey olmayan biriktirme, dikey biriktirme kadar etkilidir.
Bu nedenle çok eksenli biriktirme baş hareketi mümkündür ve gerçekten de oldukça faydalıdır. Özellikle, alt tabaka çok büyük ve/veya ağırsa, biriktirme kafasının hareketini doğru bir şekilde kontrol etmek alt tabakaya göre daha kolaydır.
Tersine, eğer alt tabaka basit bir düz plaka ise, alt tabakayı hareket ettirmek biriktirme kafasından daha kolaydır. Böylece, istenen geometrilere ve yeni parçaların düz plakalar üzerinde üretilip üretilmeyeceğine veya mevcut parçalara yeni geometri eklenip eklenmeyeceğine bağlı olarak, bir LBMD aparatının optimum tasarımı değişecektir.
LBMD’de, toz havuza enjekte edildiğinde, lazer alt tabaka üzerinde küçük bir erimiş havuz (tipik olarak 0,25–1 mm çapında ve 0,1–0,5 mm derinliğinde) oluşturur. Toz havuza girerken eriyor ve lazer ışını uzaklaştıkça katılaşıyor.
Bazı koşullar altında, toz uçuş sırasında eritilebilir ve alt tabakaya erimiş halde ulaşabilir; ancak bu alışılmadık bir durumdur ve normal prosedür, alt tabakayı ve tozu eriyik havuzuna girerken eriten işlem parametrelerini kullanmaktır. Tipik küçük eriyik havuzu ve nispeten hızlı geçiş hızı, çok yüksek soğutma hızları ve büyük termal gradyanlar üretmek için birleşir.
Biriktirilen malzemeye veya alaşıma bağlı olarak, bu yüksek soğuma hızları, geleneksel işleme ile mümkün olmayan benzersiz katılaşma tane yapıları ve/veya dengede olmayan tane yapıları üretebilir. DED için lazerler yerine elektron ışınları kullanıldığında tipik olan daha yüksek ışın güçleri veya daha düşük geçiş hızları kullanıldığında olduğu gibi daha düşük soğutma hızlarında, tane özellikleri büyür ve daha çok dökme tane yapıları gibi görünür.
Kirişin geçişi, aşağıdaki katman üzerinde biriken ve ona kaynaklanmış ince bir katılaşmış metal izi oluşturur. Bir katman, birbiri ardına gelen bir dizi iz tarafından oluşturulur.
İz üst üste binme miktarı tipik olarak iz genişliğinin %25’idir (bu, önceden biriktirilmiş malzemenin yeniden erimesiyle sonuçlanır) ve kullanılan tipik tabaka kalınlıkları 0,25-0,5 mm’dir. Her katman oluşturulduktan sonra biriktirme kafası alt tabakadan bir katman kalınlığı kadar uzaklaşır.
DED prosesleri, hem toz hem de tel hammadde malzemesini kullanabilir. Her birinin birbirine göre sınırlamaları ve sakıncaları vardır.
Genel işlem koşulları
Genel işlem koşulları TBK
Genel işlem koşulları örnek
Genel işlem koşulları ve Tüketicinin Korunması
Genel işlem koşulları yazılmamış sayılma
Genel işlem koşullarının geçersizliği
Kira sözleşmeleri genel işlem koşulları
Banka genel işlem koşulları
Toz, en çok yönlü besleme stoğudur ve çoğu metal ve seramik malzeme, toz halinde kolayca bulunur. Ancak tozun tamamı eriyik havuzunda tutulmaz (örneğin, %100’den az toz yakalama verimliliği), bu nedenle fazla toz kullanılır. Geri dönüşüm isteniyorsa fazla tozun temiz bir durumda yeniden yakalanmasını sağlamak için özen gösterilmelidir.
DED süreçlerini geometrik olarak esnek ve bağışlayıcı hale getirdiğinden, aşırı toz besleme mutlaka olumsuz bir özellik değildir. Bunun nedeni, aşırı toz akışının eriyik havuzu boyutunun dinamik olarak değişmesini sağlamasıdır. Aşağıda açıklandığı gibi, toz besleme kullanan DED işlemleri, malzeme ekstrüzyon işlemlerine özgü şişme veya aşırı besleme sorunları olmadan kullanılmak üzere örtüşen tarama çizgilerini etkinleştirebilir.
DED’de, alt tabaka üzerinde bir eriyik havuzu oluşturmak için kirişin enerji yoğunluğunun kritik bir miktarın üzerinde olması gerekir. Bir lazer küçük bir nokta boyutuna odaklandığında, odak düzleminin üstünde ve altında, lazer enerji yoğunluğunun bir eriyik havuzu oluşturmaya yetecek kadar yüksek olduğu bir bölge vardır.
Bu bölge etiketlenmiştir. Alt tabaka yüzeyi odak düzleminin çok üstünde veya çok altındaysa, eriyik havuzu oluşmaz. Benzer şekilde, eriyik havuzu, eriyik havuzunun yüzeyini bu bölgenin dışına taşıyan bir yüksekliğe çıkmayacaktır.
Bu kritik ışın enerji yoğunluğu bölgesi içinde, biriken eriyik havuzunun yüksekliği ve hacmi, odak düzlemi, tarama hızı, lazer gücü, toz akış hızı ve yüzey morfolojisi açısından eriyik havuzu konumuna bağlıdır. Böylece, belirli bir parametre seti için, biriktirme yüksekliği, tabaka kalınlığı ofset değerine ancak bir dizi biriktirme tabakasından sonra yaklaşır.
Bu, örneğin, her katman için biriktirme kafası z-ofseti olarak 200 um’lik sabit bir katman kalınlığının kullanıldığı durumlarda açıktır. Alt tabaka başlangıçta gömülü nokta bölgesi içinde bulunuyordu, ancak gösterilen katmanlar için istenen kalınlığı elde etmek için yeterince uzak değildir (yani, lazer gücü, tarama hızı ve toz akış ayarları, tortunun katman kalınlığından daha kalın olmasına neden oldu) belirtildi).
Böylece, leke her sonraki katman ilavesi sırasında etkili bir şekilde daha “gömülü” hale geldikçe, birikinti kalınlığı katman kalınlığı z-ofsetine yaklaştı. Bununla birlikte, sabit durum katman kalınlığı değerine ulaşmak için çok az katman birikmiştir.
Kullanılan lazer ve tarama parametreleri ayarları, doğası gereği en az katman kalınlığı z-ofset değeri kadar bir kaplama kalınlığı üretemiyorsa, sonraki katmanlar daha ince ve daha ince olacaktır. Sonunda, bir sonraki katman için tarama kritik enerji yoğunluğu bölgesinin dışında başladığında hiçbir tortu oluşmayacaktır.
