मोल्ड निर्माण में लेजर पाउडर बेड मेल्टिंग (एलपीबीएफ) के क्या अनुप्रयोग हैं?

1. तकनीकी सिद्धांत: सूक्ष्म नियंत्रण और मैक्रो आकार देने के बीच बातचीत
एलपीबीएफ तकनीक का मुख्य हिस्सा धातु पाउडर बिस्तर में बहुत सटीकता से हेरफेर करने में सक्षम होना है। प्रक्रिया प्रवाह में तीन चरण हैं:
पाउडर फैलाना: खुरचनी धातु के पाउडर को फॉर्मिंग प्लेटफॉर्म पर समान रूप से फैलाती है, जिससे पाउडर की एक परत बन जाती है जो 20-100 माइक्रोमीटर मोटी होती है। पाउडर का घनत्व कणों के आकार से सीधे प्रभावित होता है। उदाहरण के लिए, प्लाज्मा रोटेटिंग इलेक्ट्रोड विधि (PREP) Ti-6Al-4V पाउडर बनाती है जिसमें महीन पाउडर की मात्रा कम होती है और यह अच्छी तरह से प्रवाहित होता है। पाउडर का घनत्व 55%-60% तक पहुंच सकता है, जो गैस परमाणुकरण (जीए) प्रक्रिया से काफी बेहतर है।
एक उच्च -ऊर्जा लेजर बीम (100-1000W) एक निर्दिष्ट पथ के साथ पाउडर परत को स्कैन करती है, जिससे स्थानीय तापमान तुरंत पिघलने बिंदु से ऊपर बढ़ जाता है। इससे एक पिघला हुआ पूल बनता है जो जल्दी ही जम जाता है। आप पिघले हुए पूल के लिए सही आकार (50-150 माइक्रोमीटर चौड़ा, 10-50 माइक्रोमीटर गहरा) और शीतलन दर (10 ⁴–10 ⁶ K/s) प्राप्त करने के लिए लेजर पावर (135-500W), स्कैनिंग गति (900-2000mm/s), और परत की मोटाई (30-50 μm) को बदल सकते हैं। इससे माइक्रोस्ट्रक्चर में सुधार होगा.
परत दर परत स्टैकिंग: पाउडर को फैलाने और पिघलाने का चक्र बार-बार करें जब तक कि आपके पास तीन आयामी ठोस भाग न हो जाए। इस प्रक्रिया में साँचे या काटने के उपकरण की आवश्यकता नहीं होती है, और यह "मुक्त डिज़ाइन" बना सकती है। यह विशेष रूप से उन संरचनाओं के लिए अच्छा है जिन पर मानक तरीकों का उपयोग करके काम करना कठिन है, जैसे गहरी रिक्तियां, अनियमित आकार और पतली दीवारें।
2. मुख्य लाभ यह है: पुराने ढंग से साँचे बनाने में आने वाली चार मुख्य समस्याओं पर काबू पाना
जटिल संरचनाओं का एकीकृत निर्माण
एलपीबीएफ मोल्ड के हिस्से बना सकता है जिन्हें पारंपरिक तरीकों का उपयोग करके संसाधित करने और अलग से एक साथ रखने की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, एक टायर व्यवसाय ने रबर मोल्ड पैटर्न ब्लॉक बनाने के लिए एलपीबीएफ तकनीक का उपयोग किया। इसने सामान्य प्रक्रिया को कम कर दिया, जिसे पूरा करने में 12 चरण और 45 दिन लगते थे, एक टुकड़े के लिए 12 दिन से कम हो गया और एक साथ कई भागों को बनाने की दक्षता दोगुनी हो गई। मोल्ड जीवन को 200,000 गुना तक सुधार दिया गया था, और असेंबली त्रुटि 0.1 मिमी से घटाकर 0.02 मिमी कर दी गई थी।
अनुरूप शीतलन प्रणाली में सुधार
एलपीबीएफ मोल्ड के अंदर एक ठंडा पानी सर्किट बना सकता है जो टोपोलॉजी ऑप्टिमाइज़ेशन डिज़ाइन का उपयोग करके उत्पाद के आकार में फिट बैठता है। एक निश्चित घरेलू उपकरण कंपनी में एयर कंडीशनिंग शेल के इंजेक्शन मोल्ड के लिए एक अनुरूप जल सर्किट डिजाइन करने के बाद, शीतलन दक्षता 42% बढ़ गई, उत्पाद वारपेज दर 67% कम हो गई, और मोल्ड के एक सेट ने हर साल बिजली की लागत में 120000 युआन से अधिक की बचत की।
हल्का और कार्यात्मक एकीकरण
एलपीबीएफ जाली भरने और जाली निर्माण सहित हल्के डिजाइन में मदद करता है। एलपीबीएफ ने एल्यूमीनियम मिश्र धातु से एक निश्चित नई ऊर्जा वाहन के लिए बैटरी पैक ब्रैकेट बनाया। इससे यह 38% हल्का हो जाता है और 150% ओवरलोड परीक्षण पास कर लेता है, जिससे रेंज 8% बढ़ जाती है। यह तकनीक "मोल्ड उपकरण" को एक साथ काम करने के लिए सेंसर और हीटिंग तत्वों जैसे कार्यात्मक मॉड्यूल को भी जोड़ सकती है।
तेज़ पुनरावृत्ति और उत्पादन जो आपकी आवश्यकताओं के अनुरूप है
एलपीबीएफ को मोल्ड तैयार करने की आवश्यकता नहीं है, और डिज़ाइन बदलने के लिए केवल डिजिटल मॉडल को बदलने की आवश्यकता है। इससे अनुसंधान और विकास करने में लगने वाला समय कम हो जाता है। एक मेडिकल कंपनी ने कस्टम ऑर्थोपेडिक इम्प्लांट मोल्ड बनाने के लिए एलपीबीएफ का उपयोग किया। डिज़ाइन से डिलीवरी तक की प्रक्रिया में केवल 72 घंटे लगे, जो पिछले तरीकों की तुलना में 80% तेज़ था। इसने एक ही समय में कई समाधानों के सत्यापन की भी अनुमति दी।
3. एक सामान्य उपयोग का मामला है: उच्च अंत विनिर्माण से लेकर एयरोस्पेस क्षेत्र में बड़े पैमाने पर उत्पादन तक
एलपीबीएफ का उपयोग उन हिस्सों के लिए मोल्ड बनाने में सफलतापूर्वक किया गया है, जिन्हें इंजन दहन कक्ष और टरबाइन रेडिएटर जैसे उच्च तापमान और दबाव पर काम करने की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, जर्मनी में फ्रौनहोफर आईजीसीवी एलपीबीएफ निर्मित रॉकेट इंजन प्रदर्शन भागों का उपयोग करता है। इंजन को अधिक ऊर्जा कुशल बनाने के लिए उच्च तापमान एक्सपोज़र क्षेत्र तांबे के मिश्र धातु से बना है, भार वहन करने वाला हिस्सा इसे अधिक विश्वसनीय बनाने के लिए उच्च शक्ति वाले स्टील से बना है, और बाहरी तांबे के पंख शीतलन और समर्थन दोनों कार्य करते हैं। ये हिस्से पारंपरिक इंजनों की तुलना में 30% हल्के और 25% अधिक विश्वसनीय हैं।
कार व्यवसाय
एलपीबीएफ शीतलन जल चैनलों को अनुकूलित करके और हल्के डिजाइनों का उपयोग करके डाई {{0} कास्टिंग मोल्ड और इंजेक्शन मोल्ड सहित आवश्यक मोल्ड बनाने में उत्पादन दक्षता को काफी बढ़ाता है। एलपीबीएफ का उपयोग करके ऑटोमोटिव पार्ट्स सप्लायर द्वारा बनाया गया मैग्नीशियम मिश्र धातु डाई {{2} कास्टिंग मोल्ड 200,000 चक्रों तक चलता है, जो पारंपरिक मोल्ड से तीन गुना अधिक लंबा है। एक बम्पर मोल्ड फैक्ट्री 18 दिनों से 11 दिनों तक मोल्डों के एक सेट को बनाने की प्रक्रिया को तेज करने के लिए उच्च गति पाउडर फैलाने वाली तकनीक का उपयोग करती है, जिससे लागत का 15% बचत होती है।
स्वास्थ्य सेवा और उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स
एलपीबीएफ छोटे, सटीक सांचे बनाने के लिए बहुत अच्छा है। उदाहरण के लिए, एक निश्चित 3C उत्पाद मोल्ड फैक्ट्री μ{2}}LPBF तकनीक (2-5 μm की मुद्रण सटीकता) का उपयोग करके मोबाइल फोन फ्रेम मोल्ड बनाती है, जिसमें न्यूनतम फीचर आकार 50 μm और सतह खुरदरापन Ra होता है।<0.8 μm, which meets optical grade standards. A dental company uses LPBF to make personalized invisible appliance molds, and by optimizing the design of the topology, it improves the uniformity of orthodontic force distribution by 40% and raises the patient adaptation rate from 85% to 98%.
4. उद्योग की प्रवृत्ति: प्रौद्योगिकियों का संयोजन और पर्यावरण का पुनर्निर्माण
अनेक सामग्रियों और ग्रेडिएंट्स के साथ संरचनाएँ बनाना
एलपीबीएफ पाउडर आपूर्ति प्रणाली का प्रबंधन करके विषम या ढाल सामग्री मोल्ड बना सकता है। उदाहरण के लिए, एक विशेष कंपनी ने एक XY दिशा ग्रेडिएंट मटेरियल मोल्ड बनाया है जो उच्च तापमान वाले क्षेत्र में निकल आधारित मिश्र धातु का उपयोग करता है ताकि इसे गर्मी प्रतिरोधी बनाया जा सके और शीतलन क्षेत्र में तांबे के मिश्र धातु का उपयोग किया जा सके ताकि गर्मी का संचालन बेहतर हो सके। यांत्रिक और तापीय गुण एक निर्बाध संक्रमण बनाते हैं, और दक्षता मानक बहु-परत मिश्रित सांचों की तुलना में 50% अधिक है।
स्मार्ट प्रक्रिया सुधार और दोष प्रबंधन
एलपीबीएफ थर्मल मैकेनिकल कपलिंग मॉडल और मशीन लर्निंग विधियों दोनों का उपयोग करके वास्तविक समय में अवशिष्ट तनाव और विरूपण की भविष्यवाणी कर सकता है। उदाहरण के लिए, ऑटोडेस्क का परिमित तत्व मॉडल लेजर स्कैनिंग के दौरान होने वाले तापमान और तनाव क्षेत्रों को मॉडल करता है। यह टाइटेनियम मिश्र धातु टरबाइन ब्लेड के रेडियल और परिधीय तन्य प्रदर्शन भिन्नता को 5% से कम रखता है और उनके थकान जीवन को 30% तक बढ़ाता है।
हरित विनिर्माण और चक्रीय अर्थव्यवस्था
एलपीबीएफ सामग्री की उपयोग दर 90% है, जो मानक घटिया विनिर्माण से 40 प्रतिशत अंक अधिक है। एक कंपनी ने पाउडर रीसाइक्लिंग दर को 85% तक बढ़ा दिया है और जो पाउडर पिघला नहीं है उसका पुन: उपयोग करके और उसकी स्क्रीनिंग करके मोल्ड सामग्री के एक सेट की लागत में 20% की कटौती की है। एलपीबीएफ यूरोपीय संघ के "कार्बन टैरिफ" जैसे हरित विनिर्माण नियमों को भी पूरा करता है क्योंकि यह कोई काटने वाला तरल पदार्थ नहीं छोड़ता है और बहुत कम ऊर्जा का उपयोग करता है।