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Verstehst du Laser-3D-Druck wirklich?


Die additive Laserfertigungstechnologie, auch als Laser-3D-Drucktechnologie bekannt, ist eine fortschrittliche Fertigungstechnologie, die Optik, Materialien, Maschinen, Software und Automatisierungssteuerung integriert. Aufgrund der Einschränkungen traditioneller Herstellungsverfahren gibt es viele komplexe Strukturkomponenten, die nicht realisiert werden können, und die additive Fertigung bietet diese Möglichkeit. Im Vergleich zur herkömmlichen Fertigungstechnologie weist diese Technologie die Merkmale einer hohen Flexibilität, einer einfachen Realisierung der Intelligenz und eines kurzen Produktionszyklus auf. Diese Technologie ist in vielen Bereichen weit verbreitet.

Der 3D-Druck weist jedoch auch Probleme wie geringe Effizienz und hohe Kosten auf. Wie man es löst? Was sind die Herausforderungen und Chancen für die Laserherstellung?




F-Theta Scan-Objektiv für den 3D-Druck


Der Hintergrund des Laser-3D-Drucks
Laser ist eine Art künstliches Licht. Im Vergleich zu inkohärentem Licht hat es die Vorteile einer guten Monochromatizität, einer guten Richtwirkung, einer hohen Helligkeit und einer guten Kohärenz. Daher sind Laser in den Bereichen Umwelt, Information, Energie, Medizin, nationale Sicherheit, industrielle Fertigung usw. weit verbreitet, und es kann gesagt werden, dass sie allgegenwärtig sind.

Die 3D-Drucktechnologie war Vorreiter beim Konzept der Netzformung "Additive Manufacturing". Diese Technologie baut dreidimensionale Objekte auf, indem pulverförmige Metalle oder Kunststoffe auf der Grundlage digitaler Modelldateien Schicht für Schicht miteinander verbunden werden.

Aufgrund der Einschränkungen traditioneller Fertigungsmethoden gibt es viele komplexe Strukturkomponenten, die nicht realisiert werden können, und die additive Fertigung bietet diese Möglichkeit. Im Vergleich zur herkömmlichen Fertigungstechnologie weist diese Technologie die Eigenschaften einer hohen Flexibilität, einer einfachen Realisierung von Intelligenz und einer kurzen Produktion auf Zyklus. Diese Technologie ist in vielen Bereichen weit verbreitet.

Der 3D-Druck ist heute in der industriellen Fertigung, in der Luft- und Raumfahrt sowie im Militärbereich sowie in den Bereichen Biomedizin, Bildung, Ausbildung, Konsumgüter, neue Materialien, Bauwesen und anderen Bereichen weit verbreitet.
Laut einer Umfrage des China Business Industry Research Institute aus dem Jahr 2019 sind allein in der Provinz Guangdong mehr als 400 Unternehmen im 3D-Druck tätig. In meinem Land gibt es immer mehr Unternehmen, die sich mit 3D-Druck beschäftigen, und der Wettbewerb ist hart.




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Probleme und Lösungen der Laser-3D-Drucktechnologie

1. Geringe Effizienz
Lösung: Verwenden Sie mehrere Laserköpfe, hohe Effizienz und Strahlformungsmethoden.

Als Reaktion auf einige Anforderungen an die geringe Festigkeit führte HP einen Stereo-Inkjet-3D-Drucker ein. Darüber hinaus verwendet beispielsweise ein kürzlich auf Science veröffentlichtes Papier digitale Mikrospiegelvorrichtungen, um Femtosekundenlaser an Millionen von Punkten gleichzeitig auszugeben und Schicht für Schicht zu drucken. Es ist sehr schnell. Früher dauerte das Spielen einige Stunden, jetzt kann es in 8 Minuten erreicht werden.
Beim statisch gesteuerten Hochgeschwindigkeits-Jetdruck hat sich die Druckgeschwindigkeit um 3 bis 4 Größenordnungen erhöht.

2. Hohe Kosten
Lösung: Reduzieren Sie die Kosten durch Standardisierung und Modularisierung von Rohstoffen und Geräteteilen.

3. Schlechte Oberflächenqualität
Lösung: Arbeiten Sie intensiv an der Auswahl der Materialien und Verarbeitungsparameter und verwenden Sie zusammengesetzte Felder, z. B. das Hinzufügen von Ultraschall, um den 3D-Druckprozess zu steuern.

Darüber hinaus sind durch die Kombination von Addieren und Subtrahieren von Materialien einige Schlüsselteile relativ rau. Nach dem Drucken, der maschinellen Bearbeitung und anschließenden Reparatur oder dem 3D-Druck in Kombination mit der Femtosekunden-Laserbearbeitung erfolgt die sogenannte Kombination aus Hinzufügen und Entfernen von Materialien zur Verbesserung der Oberfläche.



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4. Kleines Format

Lösung: Um ein breites Format zu erstellen, ist es nicht einfach, den Hohlraum zu vergrößern, sondern auch das Steuerungssystem, das Lüftungssystem usw. zu berücksichtigen.

5. Nur wenige verfügbare Materialien
Lösung: Verwenden Sie neue Materialien, Verbundwerkstoffe, Gradientenmaterialien und Multimaterialien.
Die Verarbeitung neuer Materialien erfordert bestimmte Anforderungen an Laser, Hohlräume, Design usw. Auch der Hohlraum muss beim Drucken dieses neuen Materials erwärmt werden. Darüber hinaus wird diskutiert, wie Verbundwerkstoffe, Gradientenmaterialien und Mehrmaterialdruck realisiert werden können.