क्या धातु 3डी प्रिंटिंग के माध्यम से बड़े -आकार के सांचों का निर्माण किया जा सकता है?

1. बड़े पैमाने पर धातु 3डी प्रिंटिंग में एक बड़ा कदम: प्रयोगशाला से कारखाने तक
धातु 3डी प्रिंटिंग के पीछे मुख्य विचार धातु सामग्री को एक दूसरे के ऊपर रखना और सीधे जटिल संरचनाएं बनाने के लिए लेजर या इलेक्ट्रॉन बीम जैसे उच्च ऊर्जा बीम का उपयोग करना है। जब बड़े सांचे बनाने की बात आती है, तो तीन क्षेत्रों में बड़ी प्रगति हुई है:
उपकरण के प्रारूप का विस्तार
LiM-X1500H रेडियम लेजर उपकरण 1290 मिमी × 1180 मिमी × 506 मिमी आकार के टुकड़ों को ढाल सकता है। यह एक ही समय में विमानन इंजनों के गोल और चौकोर दोनों वर्गों को प्रिंट कर सकता है। इस भाग में बहुत सारी खोखली संरचनाएँ और सुदृढ़ पसलियाँ हैं। पारंपरिक प्रक्रियाओं के लिए ब्लॉक प्रोसेसिंग और स्प्लिसिंग की आवश्यकता होती है, जबकि एसएलएम तकनीक विनिर्माण चक्र में 50% से अधिक की कटौती करती है और एकीकृत मोल्डिंग के माध्यम से 90% से अधिक सामग्री का उपयोग करती है। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि इसका LiM-X800H+ उपकरण, जो 2024 में सामने आया, इसकी जाल बनाने की ऊंचाई 2.5 मीटर है और यह टाइटेनियम मिश्र धातु सर्पिल संरचनात्मक घटक बनाने में सक्षम था जो 418 मिमी × 362 मिमी × 2210 मिमी आकार के हैं। इससे साबित होता है कि उपकरण बड़े और हल्के घटक बनाने के लिए पर्याप्त स्थिर है।
कई लेज़रों के बीच सहयोग और प्रक्रिया में सुधार
बड़े पैमाने पर मुद्रण के लिए थर्मल तनाव को नियंत्रित करना एक समस्या है। 6 से अधिक मीटर के टाइटेनियम मिश्र धातु हवाई जहाज के फ्रेम को प्रिंट करते समय, लीमिंग लेजर लेजर स्पॉट ओवरलैप दर को 30% तक प्राप्त करने के लिए मल्टी-{7% लेजर सहयोग तकनीक को अपनाता है। जब गतिशील पाउडर वितरण दृष्टिकोण के साथ उपयोग किया जाता है, तो यह अवशिष्ट तनाव को 40% तक कम कर देता है, जो सुनिश्चित करता है कि अल्ट्रा-बड़े भागों (6295 मिमी × 2198 मिमी × 614 मिमी) के आयाम सही हैं। एल्यूमीनियम मिश्र धातु हीट एक्सचेंजर (569 मिमी × 527 मिमी × 512 मिमी) का टोपोलॉजी अनुकूलन डिज़ाइन यह भी दिखाता है कि प्रवाह चैनल और मुख्य संरचना को संयोजित करने के लिए एसएलएम तकनीक का उपयोग कैसे किया जा सकता है। इससे पता चलता है कि जटिल शीतलन प्रणालियों के लिए विधि कितनी लचीली है।
हाइब्रिड विनिर्माण और पश्च प्रसंस्करण में नवाचार
लाइमिंग लेजर ने शुद्ध तांबे जैसी उच्च एंटी-धातु सामग्री के लिए एक ग्रीन लेजर एडिटिव विनिर्माण समाधान विकसित किया है। इस प्रणाली ने शुद्ध तांबे के थ्रस्ट चैंबर और गर्मी अपव्यय फिन संरचनाओं को सफलतापूर्वक मुद्रित किया है। यह विधि उन सामग्रियों पर नियमित लाल लेज़रों की अवशोषण सीमा से आगे निकल जाती है जो तुरंत प्रतिक्रिया करती हैं, जिससे शुद्ध तांबे की छपाई तीन गुना अधिक कुशल हो जाती है। सतह का खुरदरापन Ra है<0.8 μ m, which meets the strict requirements for heat conductivity in the aerospace industry. At the same time, unique connecting technology has been created to satisfy the needs of huge moulds once they have been processed. Laser welding makes it easy to connect 3D printed pieces with traditional machining bases. This makes the structure stronger and speeds up the manufacturing process.
2. बड़े पैमाने पर मोल्ड निर्माण का उद्योग उपयोग: विचारों के परीक्षण से लेकर उन्हें बड़ी मात्रा में बनाने तक
बड़े साँचे बनाने के लिए कई उच्च स्तरीय व्यवसायों में धातु 3डी प्रिंटिंग का उपयोग किया गया है, और इसका महत्व वास्तविक विश्व उदाहरणों के माध्यम से सिद्ध किया गया है:
एयरोस्पेस में हल्का और कार्यात्मक एकीकरण
कम ऊंचाई वाली अर्थव्यवस्था में हल्के ड्रोन ढांचे की आवश्यकता के कारण बड़े पैमाने पर 3डी प्रिंटिंग का उपयोग शुरू हो गया है। ल्यूमिंग लेजर ने एक टाइटेनियम मिश्र धातु ड्रोन फ्रेम को मुद्रित करने के लिए LiM {{4} टोपोलॉजी अनुकूलन उत्पादन प्रक्रिया में भागों की संख्या और चरणों की संख्या को 12 से घटाकर 3 कर देता है। मुद्रण चक्र को भी घटाकर 5 घंटे कर दिया जाता है। इस परिदृश्य से पता चलता है कि धातु 3डी प्रिंटिंग वजन और संरचनात्मक ताकत के बीच संतुलन पा सकती है, जो विमान उपकरणों को बेहतर ढंग से काम करने के लिए बहुत महत्वपूर्ण है।
ऊर्जा उपकरण: जटिल शीतलन प्रणालियों को एक टुकड़े में एक साथ रखना
बड़े हीट एक्सचेंजर सांचों में कूलिंग चैनल के डिज़ाइन का परमाणु ऊर्जा उपकरणों की दक्षता पर सीधा प्रभाव पड़ता है। पारंपरिक तरीकों के लिए सांचे में ड्रिल किए गए सैकड़ों कूलिंग छेदों की आवश्यकता होती है। दूसरी ओर, धातु 3डी प्रिंटिंग, एक अनुरूप शीतलन जल चैनल बनाती है जो शीतलक प्रवाह की दूरी को 60% तक कम कर देती है और गर्मी हस्तांतरण दक्षता को 25% तक बढ़ा देती है। उदाहरण के लिए, एसएलएम तकनीक का उपयोग परमाणु ऊर्जा भाप जनरेटर के लिए एक मोल्ड मुद्रित करने के लिए किया गया था जिसमें एक ठंडा पानी चैनल था जो केवल 2 मिमी चौड़ा था। यह साँचा 1.2 मीटर लंबा था और इसमें समान तापमान नियंत्रण था, जिससे सामग्री की थकान की समस्या हल हो गई जो पारंपरिक प्रक्रियाओं में भागों के बहुत अधिक गर्म होने पर होती है।
ऑटोमोटिव विनिर्माण: बड़े साँचे में त्वरित परिवर्तन करना
अधिकांश कार पैनल मोल्ड 3 मीटर से बड़े होते हैं, और पारंपरिक कास्टिंग विधियों के लिए 6 से 8 सप्ताह के परीक्षण उत्पादन चक्र की आवश्यकता होती है। और मेटल 3डी प्रिंटिंग किसी मोल्ड के कोर को सीधे निर्मित करके उसे बनाने में लगने वाले समय को घटाकर दो सप्ताह कर देती है। नए ऊर्जा वाहनों के एक निश्चित ब्रांड ने बड़े डाई कास्टिंग साँचे को ठीक करने के लिए DED तकनीक का उपयोग किया। साँचे की सतह पर घिसाव प्रतिरोधी परत को एक ही समय में पाउडर खिलाकर और पिघलाकर 48 घंटों में ठीक किया गया। मरम्मत परत HRC52 कठोर थी, जो सामान्य वेल्डिंग विधि से 20% कठिन है। इसका मतलब यह है कि गर्मी प्रभावित क्षेत्र के कारण साँचे का आकार नहीं बदलेगा।
3. तकनीकी चुनौतियाँ और भविष्य के रुझान: एक बिंदु पर सफलताओं से लेकर पर्यावरण के पुनर्गठन तक
भले ही बड़े पैमाने पर धातु 3डी प्रिंटिंग में काफी संभावनाएं हैं, फिर भी इसमें तीन बड़ी समस्याएं हैं जिन्हें व्यापक रूप से उपयोग करने से पहले हल करने की आवश्यकता है:
सामग्री की लागत और प्रदर्शन को नियंत्रित करना
मोल्ड बनाने के लिए ऐसी सामग्री की आवश्यकता होती है जिसे बुझाया और कठोर किया गया हो, लेकिन 3डी प्रिंटिंग सामग्री को जल्दी ठंडा कर सकती है, जिससे वे अधिक भंगुर हो सकती हैं। समाधान यह है कि कम तनाव वाले मार्टेंसिटिक एजिंग स्टील का पाउडर बनाया जाए और इसे 52HRC तक कठोर बनाने के लिए गर्म किया जाए। ग्रेडिएंट मटेरियल प्रिंटिंग तकनीक का उपयोग करके, मुख्य क्षेत्र में एक सख्त मैट्रिक्स रखते हुए मोल्ड की सतह पर एक सख्त कोटिंग लगाई जाती है। यह पहनने के प्रतिरोध और प्रभाव प्रतिरोध को संतुलित करता है।
प्रक्रिया में स्थिरता और गुणवत्ता के लिए परीक्षण
बड़े पैमाने पर छपाई करते समय, स्थानीय ओवरहीटिंग या पाउडर संदूषण के कारण गलती दर बढ़ सकती है। उद्योग इन-सिटू मॉनिटरिंग तकनीकों पर जोर दे रहा है, जैसे LiM{2}}X800H+ उपकरण जो रेडियम लेजर के साथ इंफ्रारेड थर्मल इमेजर्स और मेल्ट पूल मॉनिटरिंग सिस्टम को जोड़ता है। यह तकनीक वास्तविक समय में लेजर की ताकत को बदल सकती है और दोषों की संख्या को 3% से 0.5% तक कम कर सकती है। साथ ही, एआई आधारित दोष पूर्वानुमान मॉडल पिछले प्रिंट डेटा को देखकर समय से पहले जोखिम कारकों का पता लगा सकते हैं, जो गुणवत्ता को और भी अधिक स्थिर रखने में मदद करता है।
औद्योगिक श्रृंखला में सहयोग और मानकीकरण
विशाल सांचे बनाने के लिए 3डी प्रिंटिंग, सीएनसी मशीनिंग और हीट ट्रीटमेंट जैसे कई चरणों के संयोजन की आवश्यकता होती है। जीएफ प्रोसेसिंग सॉल्यूशंस ने एक "हाइब्रिड पार्ट्स" विनिर्माण समाधान लॉन्च किया है जो सबट्रैक्टिव और एडिटिव प्रक्रियाओं को सहजता से संयोजित करने के लिए स्वचालित वर्कस्टेशन का उपयोग करता है। इससे सांचे बनाने में लगने वाला समय 40% कम हो जाता है। आईएसओ/एएसटीएम 52921 मानक की शुरूआत बड़े पैमाने पर धातु 3डी प्रिंटिंग के लिए आयामी सहनशीलता और सतह खुरदरापन जैसे महत्वपूर्ण कारकों के लिए मानक भी निर्धारित करती है। इससे उद्योग के लिए इस तकनीक का व्यापक पैमाने पर उपयोग करना संभव हो जाता है।