चुनिंदा लेजर पापटेरआईएनजी

Selective laser sintering (एसएलएस) एक additive विनिर्माण (एएम) तकनीक है जो एक लेजर का उपयोग sinter पाउडर सामग्री (आमतौर पर नायलॉन / polyamide) के लिए बिजली स्रोत के रूप में करता है, लेजर स्वचालित रूप से एक 3 डी मॉडल द्वारा परिभाषित अंतरिक्ष में बिंदुओं पर बिंदु पर लक्ष्य, सामग्री बाध्यकारी एक ठोस संरचना बनाने के लिए एक साथ। यह प्रत्यक्ष धातु लेजर sintering (डीएमएलएस) के समान है; दोनों एक ही अवधारणा के तत्काल हैं लेकिन तकनीकी विवरण में भिन्न हैं। चुनिंदा लेजर पिघलने (एसएलएम) एक तुलनीय अवधारणा का उपयोग करता है, लेकिन एसएलएम में सामग्री को अलग-अलग गुणों (क्रिस्टल संरचना, छिद्रता, आदि) की अनुमति देने के बजाय पूरी तरह पिघल जाती है। एसएलएस (साथ ही अन्य उल्लिखित एएम तकनीक) एक अपेक्षाकृत नई तकनीक है जो अब तक मुख्य रूप से तेजी से प्रोटोटाइप और घटक भागों के कम मात्रा के उत्पादन के लिए उपयोग की जा रही है। एएम प्रौद्योगिकी के व्यावसायीकरण में सुधार के रूप में उत्पादन की भूमिकाएं बढ़ रही हैं।

विवरण
लेजर sintering एक जनरेटिव लेयरिंग प्रक्रिया है: वर्कपीस परत द्वारा परत बनाया गया है। लेजर बीम की क्रिया से इसलिए किसी भी त्रि-आयामी ज्यामिति अंडरकट के साथ उत्पन्न की जा सकती है, वर्कपीस जिन्हें परंपरागत यांत्रिक या कास्टिंग उत्पादन में नहीं बनाया जा सकता है।

उच्च यांत्रिक जटिलता और विशेष रूप से प्रसंस्करण समय उत्पन्न मात्रा (जो घंटों की सीमा में हो सकता है, और दिनों के उच्च सटीकता आवश्यकताओं वाले बड़े हिस्सों में) पर निर्भर करता है, विधियों का विशेष रूप से प्रोटोटाइप के उत्पादन के लिए उपयोग किया जाता है और जटिल भागों की छोटी संख्या। हालांकि, प्रवृत्ति उपकरण और कार्यात्मक घटकों के तेज़ी से उत्पादन के लिए प्रौद्योगिकी को तेजी से विनिर्माण या तेज़ टूलिंग विधि के रूप में उपयोग करना है।

मूल शर्त यह है कि उत्पाद का ज्यामितीय डेटा तीन आयामों में उपलब्ध है और परत डेटा के रूप में संसाधित किया जाता है। कास्टिंग मोल्ड के पारंपरिक उत्पादन में, एक कास्टिंग मॉडल को पहले ज्यामितीय डेटा से बनाया जाना चाहिए, जो आप। ए। ठंडा धातु और अन्य कास्टिंग-तकनीकी आवश्यकताओं की कमी को ध्यान में रखा जाता है। लेजर sintering के लिए, दूसरी ओर, घटक के मौजूदा सीएडी डेटा (आमतौर पर एसटीएल प्रारूप में) से कई परतें उत्पन्न होती हैं तथाकथित “टुकड़ा”।

आमतौर पर एक लेजर एक सीओ 2 लेजर, एक एनडी: याग लेजर या एक फाइबर लेजर का उपयोग करता है। पाउडर सामग्री एक प्लास्टिक, एक प्लास्टिक-लेपित मोल्डिंग रेत, एक धातु या एक सिरेमिक पाउडर है।

पाउडर को 1 से 200 माइक्रोन की मोटाई में अपनी पूरी सतह पर डॉक्टर ब्लेड या रोलर की सहायता से एक बिल्डिंग प्लेटफ़ॉर्म पर लागू किया जाता है। परतों को लेजर बीम को घटक के परत समोच्च के अनुसार ट्रिगर करके पाउडर बिस्तर में लगातार पाप या पिघला दिया जाता है। बिल्ड प्लेटफार्म अब थोड़ा कम हो गया है और एक नई परत उठाई गई है। पाउडर को पाउडर प्लेटफार्म उठाने या स्क्वीजे में स्टॉक के रूप में प्रदान किया जाता है। प्रक्रिया को ऊर्ध्वाधर दिशा में परत द्वारा परत किया जाता है, इस प्रकार यह भी contours अंडरकट बनाना संभव है। लेजर द्वारा आपूर्ति की गई ऊर्जा पाउडर द्वारा अवशोषित होती है और परिणामस्वरूप कुल सतह में कमी के साथ कणों के स्थानीयकृत सिटरिंग में परिणाम होता है।

इस्तेमाल किए गए प्लास्टिक पाउडर के मामले में, यह परंपरागत है कि उन्हें पीसकर उत्पादन न करें, लेकिन सीधे मोतियों के रूप में बहुलक बनाने के लिए, क्योंकि प्रक्रिया में इस तरह की प्रकृति पर बहुत अधिक मांगें होती हैं। चूंकि इस्तेमाल किए गए पाउडर की प्रवाहशीलता प्रदान की जाती है।

एसएलएस का एक बड़ा फायदा यह है कि यह कई अन्य तेजी से प्रोटोटाइप तरीकों से आवश्यक समर्थन संरचनाओं को समाप्त करता है। घटक हमेशा आसपास के पाउडर द्वारा इसके गठन के दौरान समर्थित है। प्रक्रिया के अंत में, शेष पाउडर को तुरंत खटखटाया जा सकता है और आंशिक रूप से अगले भाग के लिए पुन: उपयोग किया जा सकता है। वर्तमान में पूर्ण पुन: उपयोग संभव नहीं है, खासकर प्लास्टिक पाउडर के साथ, क्योंकि वे प्रक्रिया के माध्यम से गुणवत्ता खो देते हैं।

माइक्रोस्ट्रक्चर के उत्पादन के लिए एक विशेष रूप लेजर माइक्रो-सिन्टरिंग है जो एप्लाइड साइंसेज विश्वविद्यालय के लेजर इंस्टीट्यूट में विकसित है। यह एक क्यू-स्विचेड लेजर है जो छोटे दालों के साथ प्रयोग किया जाता है। यह प्रक्रिया वैक्यूम कक्ष में दोनों हो सकती है, जिसके माध्यम से नैनोपाउडर भी संसाधित हो सकते हैं, और सुरक्षात्मक गैस के तहत या विशेष धातुओं के मामले में, हवा के नीचे। एक निर्माण सुविधा दुनिया भर में पेटेंट रिंग डॉक्टर है, जिसकी मदद से पाउडर की बेहद पतली परतें भी घायल हो सकती हैं। एकाधिक निचोड़ों का उपयोग करके वैकल्पिक और ढाल परतों को उत्पन्न किया जा सकता है। विधि का संकल्प माइक्रोन रेंज में वास्तविक परत परत मोटाई और समान क्षेत्रों में पुनरुत्पादित ज्यामिति विवरणों के संबंध में है। थोड़े समय के लिए, उच्च गुणवत्ता में सिरेमिक पाउडर की प्रसंस्करण संभव है। इस प्रकार, विधि के साथ सिरेमिक दंत इनले भी उत्पन्न किए गए थे।

इतिहास
चुनिंदा लेजर sintering (एसएलएस) विकसित किया गया था और 1 9 80 के दशक के मध्य में ऑस्टिन में टेक्सास विश्वविद्यालय में डॉ। कार्लो डेकार्ड और अकादमिक सलाहकार डॉ जो बीमन ने डीएआरपीए के प्रायोजन के तहत पेटेंट किया था। डेकार्ड और बीमन एसएलएस मशीनों के डिजाइन और निर्माण के लिए स्थापित परिणामी स्टार्ट अप कंपनी डीटीएम में शामिल थे। 2001 में, डीटीएम और एसएलएस टेक हनोलॉजी के सबसे बड़े प्रतिद्वंद्वी 3 डी सिस्टम ने डीटीएम हासिल किया। डेकार्ड की एसएलएस प्रौद्योगिकी के बारे में सबसे हालिया पेटेंट 28 जनवरी 1 99 7 को जारी किया गया था और 28 जनवरी 2014 को समाप्त हो गया था।

1 9 7 9 में आर एफ हाउसहोल्डर द्वारा व्यावसायीकरण किए बिना इसी तरह की प्रक्रिया को पेटेंट किया गया था।

चूंकि एसएलएस को उच्च शक्ति वाले लेसरों के उपयोग की आवश्यकता होती है, यह अक्सर घर में उपयोग करने के लिए संभवतः बहुत खतरनाक नहीं है, यह बहुत महंगा है। एसएलएस प्रिंटिंग के खर्च और संभावित खतरे का मतलब है कि एसएलएस प्रिंटिंग के लिए घरेलू बाजार अन्य अतिरिक्त विनिर्माण प्रौद्योगिकियों, जैसे फ्यूज्ड डिपोजिशन मॉडलिंग (एफडीएम) के बाजार के रूप में उतना बड़ा नहीं है।

सिद्धांत
एसएलएस प्रोटोटाइप पाउडर सामग्री से बने होते हैं जो उच्च शक्ति लेजर द्वारा चुनिंदा रूप से sintered (गर्म और मिश्रित) होते हैं।

मशीन में एक विनिर्माण पिस्टन पर एक निर्माण कक्ष होता है, जो पाउडर को फैलाने के लिए पाउडर, एक शक्तिशाली लेजर और रोलर की आपूर्ति करने वाले दो पिस्टन द्वारा बाएं और दाएं से घिरा हुआ होता है। विरूपण को रोकने के लिए कक्ष को लगातार तापमान पर रखा जाना चाहिए।

प्रक्रिया एक 3 डी सीएडी फ़ाइल के साथ शुरू होती है जिसे 2 डी अनुभागों में काटा जाता है। विनिर्माण पिस्टन को अधिकतम तक बढ़ाया जाता है जबकि पाउडर की आपूर्ति करने वाले पिस्टन अपने सबसे निचले बिंदु पर होते हैं। रोल पूरे कक्ष में एक समान परत में पाउडर फैलता है। लेजर तब पाउडर की सतह पर 2 डी सेक्शन का पता लगाता है, इस प्रकार इसे sintering। विनिर्माण पिस्टन एक स्ट्रैटम की मोटाई नीचे चला जाता है जबकि पाउडर आपूर्ति के पिस्टन में से एक बढ़ता है (वे वैकल्पिक: बाईं ओर से दो बार में से एक बार)। पाउडर की एक नई परत पूरे सतह पर रोल द्वारा फैली हुई है, और टुकड़ा समाप्त होने तक प्रक्रिया दोहराई जाती है।

कार्यक्षेत्र को मशीन से ध्यान से हटा दिया जाना चाहिए और इसके आस-पास के असुरक्षित पाउडर से साफ किया जाना चाहिए।

ऐसी अन्य मशीनें हैं जहां पाउडर नीचे से नीचे नहीं आती है, पिस्टन तक, लेकिन शीर्ष से। यह विधि समय बचाती है क्योंकि पाउडर मशीन को भरने के लिए भागों के निर्माण को रोकने के लिए जरूरी नहीं है।

अगर टुकड़ा खोया मोम कास्टिंग के लिए है, तो इसे कम नाजुक बनाने के लिए मोम के साथ घुसपैठ करनी चाहिए। सूखने के बाद, यह मोल्डिंग पेड़ पर रखा जाता है जिसके आसपास सिरेमिक डाला जाता है। जब उत्तरार्द्ध कठिन होता है, तो मोल्ड को ओवन में रखा जाता है, मोम पिघला देता है और वांछित मोल्ड प्राप्त होता है। यह एक पिघला हुआ धातु डुबोना है, इसे ठंडा होने दें, मोल्ड तोड़ें, टुकड़ा ठीक करें, पेड़ काट लें और सतह का इलाज करें। पूरा टुकड़ा वहां है।

आउटलुक
निर्माण दर को बढ़ाने के लिए विभिन्न विधियों का उपयोग किया जाता है – प्रति मिनट इकाई sintered वॉल्यूम। इस उद्देश्य के लिए, 1 किलोवाट से अधिक लेजर शक्तियों का उपयोग किया जाता है। लेजर सूक्ष्मदर्शीकरण में, अल्ट्रा-फास्ट बीम विक्षेपण द्वारा एक उच्च स्पीड प्रक्रिया को महसूस किया जाता है, जिसमें 150 मीटर / एस की विक्षेपण गति प्रयोगात्मक रूप से पहुंच जाती है। विकास में, प्रक्रिया इलेक्ट्रॉन बीम sintering है। यहां, 10 किलोवाट तक की उच्च शक्तियों का भी उपयोग किया जाता है। यह उच्च शक्ति स्टील्स की तेजी से प्रसंस्करण को सक्षम बनाता है, विशेष रूप से टूल स्टील्स।

प्रौद्योगिकी
एक योजक विनिर्माण परत प्रौद्योगिकी, एसएलएस में एक उच्च शक्ति लेजर (उदाहरण के लिए, एक कार्बन डाइऑक्साइड लेजर) का उपयोग प्लास्टिक, धातु, सिरेमिक, या ग्लास पाउडर के छोटे कणों को एक द्रव्यमान में फ्यूज करने के लिए होता है जिसमें वांछित त्रि-आयामी आकार होता है। लेजर चुनिंदा पाउडर बिस्तर की सतह पर भाग के 3-डी डिजिटल विवरण (उदाहरण के लिए सीएडी फ़ाइल या स्कैन डेटा से) से उत्पन्न क्रॉस-सेक्शन स्कैन करके पाउडर सामग्री को चुनौती देता है। प्रत्येक क्रॉस-सेक्शन स्कैन किए जाने के बाद, पाउडर बिस्तर एक परत की मोटाई से कम हो जाता है, सामग्री की एक नई परत शीर्ष पर लागू होती है, और प्रक्रिया पूरी होने तक प्रक्रिया दोहराई जाती है।

चूंकि समाप्त भाग घनत्व लेजर अवधि की बजाय शिखर लेजर पावर पर निर्भर करता है, इसलिए एक एसएलएस मशीन आमतौर पर एक स्पंदित लेजर का उपयोग करती है। एसएलएस मशीन अपने पिघलने बिंदु से कुछ हद तक पाउडर बिस्तर में थोक पाउडर सामग्री को पहले से गरम करती है, ताकि लेजर के लिए चुने हुए क्षेत्रों के तापमान को पिघलने बिंदु के बाकी हिस्सों में बढ़ाया जा सके।

स्टीरियोलिथोग्राफी (एसएलए) और फ़्यूज्ड डिप्लोशन मॉडलिंग (एफडीएम) जैसे कुछ अन्य योजक विनिर्माण प्रक्रियाओं के विपरीत, जो अक्सर ओवरहैंगिंग डिज़ाइन बनाने के लिए विशेष समर्थन संरचनाओं की आवश्यकता होती है, एसएलएस को समर्थन सामग्री के लिए एक अलग फीडर की आवश्यकता नहीं होती क्योंकि भाग का निर्माण किया जा रहा है हर समय असुरक्षित पाउडर से घिरा हुआ है, यह पहले असंभव ज्यामिति के निर्माण की अनुमति देता है। इसके अलावा, चूंकि मशीन का कक्ष हमेशा पाउडर सामग्री से भरा होता है क्योंकि कई हिस्सों के निर्माण की समग्र कठिनाई और डिजाइन की कीमत पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है क्योंकि ‘नेस्टिंग’ नामक तकनीक के माध्यम से कई हिस्सों को सीमाओं के भीतर फिट करने के लिए स्थान दिया जा सकता है मशीन का हालांकि एक डिजाइन पहलू को देखा जाना चाहिए कि एसएलएस के साथ खोखले लेकिन पूरी तरह से संलग्न तत्व बनाने के लिए ‘असंभव’ है। ऐसा इसलिए है क्योंकि तत्व के भीतर असुरक्षित पाउडर निकाला नहीं जा सकता है।

चूंकि पेटेंट की समयसीमा समाप्त हो गई है, सस्ती घर प्रिंटर संभव हो गए हैं, लेकिन हीटिंग प्रक्रिया अभी भी बाधा है, 5 किलोवाट तक की बिजली खपत और तापमान को 2 डिग्री सेल्सियस के भीतर पहले से गरम करने, पिघलने के तीन चरणों के लिए नियंत्रित किया जाना चाहिए और हटाने से पहले भंडारण।

सामग्री और अनुप्रयोग
कुछ एसएलएस मशीन एकल-घटक पाउडर का उपयोग करती हैं, जैसे प्रत्यक्ष धातु लेजर sintering। पाउडर आमतौर पर गेंद मिलिंग द्वारा उत्पादित होते हैं। हालांकि, अधिकांश एसएलएस मशीन दो घटक पाउडर का उपयोग करती हैं, आमतौर पर या तो लेपित पाउडर या पाउडर मिश्रण। सिंगल-घटक पाउडर में, लेजर केवल कणों (सतह पिघलने) की बाहरी सतह को पिघला देता है, ठोस गैर-पिघला हुआ कोर एक दूसरे को और पिछली परत तक फ्यूज करता है।

योजक विनिर्माण के अन्य तरीकों की तुलना में, एसएलएस वाणिज्यिक रूप से उपलब्ध पाउडर सामग्री की अपेक्षाकृत विस्तृत श्रृंखला से भागों का उत्पादन कर सकता है। इनमें पॉलिमर जैसे नायलॉन (साफ, ग्लास से भरे, या अन्य fillers के साथ) या polystyrene, इस्पात, टाइटेनियम, मिश्र धातु मिश्रण, और composites और हरी रेत सहित धातु शामिल हैं। भौतिक प्रक्रिया पूरी पिघलने, आंशिक पिघलने, या तरल चरण sintering हो सकता है। सामग्री के आधार पर, परंपरागत विनिर्माण विधियों के मुकाबले भौतिक गुणों के साथ 100% घनत्व प्राप्त किया जा सकता है। कई मामलों में पाउडर बिस्तर के भीतर बड़ी संख्या में भागों को पैक किया जा सकता है, जिससे बहुत अधिक उत्पादकता मिलती है।

डिजिटल सीएडी डेटा से सीधे जटिल जटिल ज्यामिति बनाने की क्षमता के कारण एसएलएस प्रौद्योगिकी पूरी दुनिया में व्यापक उपयोग में है। हालांकि यह डिजाइन चक्र के शुरुआती प्रोटोटाइप भागों को बनाने के लिए एक तरीका के रूप में शुरू हुआ, लेकिन यह तेजी से चलने वाले विनिर्माण में तेजी से उपयोग किए जाने वाले हिस्सों का उत्पादन करने के लिए उपयोग किया जा रहा है। एसएलएस की एक कम उम्मीद और तेजी से बढ़ता हुआ आवेदन कला में इसका उपयोग है।

चूंकि एसएलएस विभिन्न प्रकार की सामग्रियों (प्लास्टिक, कांच, मिट्टी के बरतन, या धातुओं) से बने हिस्सों का उत्पादन कर सकता है, इसलिए यह प्रोटोटाइप बनाने और यहां तक ​​कि अंतिम उत्पादों को बनाने के लिए जल्दी ही एक लोकप्रिय प्रक्रिया बन रहा है। एसएलएस का परिस्थितियों में उद्योग में तेजी से उपयोग किया जा रहा है जहां एयरोस्पेस उद्योग में उच्च गुणवत्ता वाले हिस्सों की छोटी मात्रा की आवश्यकता होती है, जहां विमान के लिए प्रोटोटाइप बनाने के लिए एसएलएस का उपयोग अक्सर किया जाता है। विमान अक्सर छोटी मात्रा में बनाए जाते हैं और दशकों तक सेवा में रहते हैं, इसलिए भागों के लिए भौतिक मोल्ड का उत्पादन गैर लागत प्रभावी हो जाता है, इसलिए एसएलएस एक उत्कृष्ट समाधान बन गया है।

लाभ बनाम नुकसान

लाभ
एसएलएस प्रक्रिया का एक विशिष्ट लाभ यह है कि यह पूरी तरह से आत्म-सहायक है, यह घोंसले नामक प्रक्रिया में अन्य भागों के भीतर भागों को बनाने की अनुमति देता है – अत्यधिक जटिल ज्यामिति के साथ जो कि किसी भी अन्य तरीके से नहीं बनाया जा सका।

भागों में उच्च शक्ति और कठोरता होती है

अच्छा रासायनिक प्रतिरोध

विभिन्न परिष्करण संभावनाएं (उदा।, धातुकरण, स्टोव enameling, स्पंदनात्मक पीसने, टब रंग, बंधन, पाउडर, कोटिंग, झुकाव)

जैव संगत एन आईएसओ 10 993-1 और यूएसपी / स्तर VI / 121 डिग्री सेल्सियस के अनुसार संगत

इंटीरियर घटकों, चैनलों के साथ जटिल भागों को सामग्री को फँसाने और समर्थन हटाने से सतह को बदलने के बिना बनाया जा सकता है।

कार्यात्मक, टिकाऊ, प्रोटोटाइप या अंतिम उपयोगकर्ता भागों को मुद्रित करने के लिए सबसे तेज़ योजक विनिर्माण प्रक्रिया।

शक्ति, स्थायित्व और कार्यक्षमता की सामग्रियों और विशेषताओं की विशाल विविधता, एसएलएस आवेदन के आधार पर समाधान के रूप में नायलॉन आधारित सामग्री प्रदान करता है।

उत्कृष्ट यांत्रिक गुणों के कारण सामग्री को अक्सर सामान्य इंजेक्शन मोल्डिंग प्लास्टिक को प्रतिस्थापित करने के लिए उपयोग किया जाता है।

नुकसान
एसएलएस मुद्रित भागों में एक छिद्रपूर्ण सतह होती है। इसे कोनोनाक्राइलेट जैसे कोटिंग को लागू करके सील किया जा सकता है।