เฮ้! ในฐานะซัพพลายเออร์ของบริการการพิมพ์ SLM 3D ฉันได้เห็นโดยตรงว่ารูปร่างของผงสามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่อกระบวนการพิมพ์ SLM 3D ได้อย่างไร เรามาเจาะลึกรายละเอียดสำคัญที่ว่ารูปร่างของผงส่งผลต่อวิธีการผลิตที่ใช้เทคโนโลยีขั้นสูงนี้อย่างไร
ก่อนอื่น เรามาทำความเข้าใจความหมายของรูปร่างแบบผงกันดีกว่า ผงโลหะที่ใช้ในการพิมพ์ SLM 3D อาจมีรูปร่างที่แตกต่างกัน เช่น ทรงกลม ไม่สม่ำเสมอ หรือทั้งสองอย่างผสมกัน ผงทรงกลมมีลักษณะคล้ายลูกบอลเล็กๆ พวกเขากลิ้งไปมาอย่างราบรื่นจริงๆ การรีดที่ราบรื่นนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในกระบวนการกระจายสีฝุ่นใน SLM คุณเห็นไหมว่าในระหว่าง SLM ชั้นของแป้งจะกระจายอย่างเท่าเทียมกันทั่วทั้งแพลตฟอร์มงานสร้าง หากผงมีรูปร่างเป็นทรงกลม ก็จะเกิดชั้นที่สม่ำเสมอและมีความหนาแน่นที่ดี
ปัจจุบัน ชั้นผงที่สม่ำเสมอและหนาแน่นเป็นสิ่งสำคัญ เนื่องจากส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพของชิ้นส่วนที่พิมพ์ เมื่อเลเซอร์สแกนเหนือผงในระหว่างกระบวนการหลอม ต้องใช้ผงในปริมาณที่สม่ำเสมอในการละลาย ด้วยผงทรงกลม เลเซอร์สามารถสร้างชั้นที่แข็งและยึดติดได้ดีได้ง่ายขึ้น เนื่องจากการกระจายความร้อนสามารถคาดเดาได้มากขึ้น สิ่งนี้ทำให้ชิ้นส่วนที่พิมพ์มีความพรุนน้อยลง โดยพื้นฐานแล้วความพรุนคือรูเล็กๆ ในวัสดุ และอาจทำให้ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายอ่อนตัวลงได้ โดยทั่วไปชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วยผงทรงกลมจะมีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีกว่า เช่น ความแข็งแรงสูงกว่าและต้านทานความล้าได้ดีกว่า
ดูแอปพลิเคชันบางส่วน เหมือนกับที่เราเคยเห็นมา"แท่นพิมพ์ 3 มิติน้ำหนักเบาในยานยนต์"- ในอุตสาหกรรมยานยนต์ ชิ้นส่วนจะต้องมีความแข็งแรงและทนทาน ผงทรงกลมเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการพิมพ์ตัวจับยึดเหล่านี้ เนื่องจากสามารถผลิตชิ้นส่วนที่มีความสมบูรณ์ทางกลที่ต้องการได้
ในทางกลับกัน แป้งที่มีรูปร่างไม่สม่ำเสมอจะไม่ม้วนอย่างสวยงาม พวกเขามักจะพันกันระหว่างการแพร่กระจาย ซึ่งอาจส่งผลให้ชั้นแป้งไม่สม่ำเสมอ ชั้นที่ไม่สม่ำเสมอหมายความว่าเมื่อเลเซอร์กระทบกับแป้ง อาจมีบริเวณที่มีแป้งมากเกินไปหรือน้อยเกินไป ซึ่งอาจทำให้เกิดการหลอมละลายที่ไม่สอดคล้องกัน ซึ่งนำไปสู่ปัญหาทุกประเภท ตัวอย่างเช่น ชิ้นส่วนอาจมีพื้นผิวขรุขระ หรืออาจมีรอยแตกร้าวหรือหลุดล่อนระหว่างชั้นต่างๆ
อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ข่าวร้ายสำหรับแป้งแบบไม่สม่ำเสมอทั้งหมด บางครั้งพื้นผิวที่ขรุขระสามารถปรับปรุงพันธะระหว่างอนุภาคในระหว่างกระบวนการหลอมละลายได้ พวกมันมีจุดสัมผัสกันมากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับผงทรงกลม การยึดติดเพิ่มเติมนี้อาจเป็นประโยชน์ในบางสถานการณ์ที่จำเป็นต้องมีการยึดติดที่มีความแข็งแรงสูง แต่คุณประโยชน์เหล่านี้จะต้องสมดุลกับความท้าทายในการบรรลุชั้นผงที่สม่ำเสมอ
เรามาพูดถึงความสามารถในการไหลของแป้งกันอีกสักหน่อย ความสามารถในการไหลคือความง่ายดายที่ผงสามารถไหลจากฮอปเปอร์หรือตัวป้อนไปยังแท่นสร้างได้ ผงทรงกลมมีความสามารถในการไหลที่ดีเยี่ยม สามารถป้อนเข้าสู่ระบบการพิมพ์ได้อย่างราบรื่น ทำให้สามารถพิมพ์ด้วยความเร็วสูงและต่อเนื่องได้ นี่เป็นข้อได้เปรียบอย่างมากในการผลิตขนาดใหญ่ คุณสามารถพิมพ์ชิ้นส่วนต่างๆ ได้เร็วขึ้น ซึ่งหมายความว่าสามารถพิมพ์ชิ้นส่วนได้มากขึ้นโดยใช้เวลาน้อยลง และมันไม่ได้หยุดเพียงแค่นั้น การไหลที่สม่ำเสมอยังหมายความว่าเครื่องพิมพ์สามารถรักษากระบวนการพิมพ์ที่มีความเสถียร ซึ่งช่วยลดโอกาสที่จะเกิดข้อผิดพลาด
ในทางกลับกัน ผงที่มีรูปทรงไม่สม่ำเสมอมีความสามารถในการไหลได้ไม่ดี พวกเขาสามารถอุดตันตัวป้อนหรือกลไกการแพร่กระจาย ซึ่งไม่เพียงแต่ทำให้กระบวนการพิมพ์ช้าลงเท่านั้น แต่ยังทำให้เกิดการหยุดชะงักอีกด้วย ลองจินตนาการว่าคุณกำลังพิมพ์ชิ้นส่วนขนาดใหญ่และซับซ้อน และทันใดนั้น ผงหมึกก็หยุดไหลตามปกติ มันอาจทำให้งานพิมพ์ทั้งหมดเลอะเทอะ และคุณอาจต้องเริ่มต้นใหม่อีกครั้ง
อีกแง่มุมหนึ่งที่ได้รับผลกระทบจากรูปร่างของผงคือความหนาแน่นของการบรรจุ ความหนาแน่นของการบรรจุหมายถึงความแน่นหนาของอนุภาคผงที่รวมตัวกันในชั้น ผงทรงกลมสามารถรับความหนาแน่นในการอัดตัวที่สูงขึ้นได้เนื่องจากรูปร่างของมัน ความหนาแน่นของการอัดตัวที่สูงขึ้นหมายความว่ามีอนุภาคโลหะมากขึ้นในปริมาตรที่กำหนด เมื่อเลเซอร์ละลายชั้นผงที่มีความหนาแน่นมากขึ้น จะสร้างวัตถุที่มีความแข็งมากขึ้นและมีรูพรุนน้อยลง
ผงที่ไม่สม่ำเสมอมักจะมีความหนาแน่นของการบรรจุต่ำกว่า ช่องว่างระหว่างอนุภาคที่ผิดปกติจะมีขนาดใหญ่ขึ้น ซึ่งหมายความว่าโลหะที่จะละลายต่อหน่วยปริมาตรน้อยลง ซึ่งอาจส่งผลให้ชิ้นส่วนมีความหนาแน่นน้อยลงและอาจอ่อนแอลงได้
ตอนนี้ให้พิจารณาแอปพลิเคชันเช่น"ชิ้นส่วนรถแข่งที่พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติน้ำหนักเบา"- ในการแข่งขัน น้ำหนักและความแข็งแกร่งเป็นสิ่งสำคัญ ความสามารถในการใช้ผงทรงกลมเพื่อสร้างชิ้นส่วนที่มีความหนาแน่นสูง แข็งแรง แต่มีน้ำหนักเบาถือเป็นตัวเปลี่ยนเกม ชิ้นส่วนเหล่านี้สามารถทนต่อความเครียดและแรงที่เกิดขึ้นระหว่างการแข่งขันได้
ในบริบทของกระบวนการหลังการประมวลผล รูปร่างของผงก็มีบทบาทเช่นกัน โดยทั่วไปชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วยผงทรงกลมจะใช้เวลาหลังการประมวลผลน้อยกว่า เนื่องจากมีข้อบกพร่องน้อยกว่า เช่น ความพรุนและพื้นผิวที่ขรุขระทันทีที่ออกมาจากเครื่องพิมพ์ คุณจึงไม่ต้องเสียเวลาและเงินมากนักในการขัด ขัดเงา หรืออบชุบด้วยความร้อน สิ่งนี้สามารถลดต้นทุนการผลิตโดยรวมได้อย่างมาก
ผงที่ไม่สม่ำเสมอ มักต้องใช้ขั้นตอนหลังการประมวลผลที่กว้างขวางมากขึ้น เนื่องจากมีโอกาสเกิดข้อบกพร่องสูงกว่า คุณอาจต้องใช้การตัดเฉือนเพิ่มเติมเพื่อทำให้พื้นผิวหรือความร้อนเรียบขึ้น - รักษาชิ้นส่วนเพื่อปรับปรุงคุณสมบัติทางกล สิ่งนี้จะเพิ่มเวลาและต้นทุนในการผลิต
ลองคิดถึงต้นทุนของผงด้วย ผงทรงกลมมักจะมีราคาแพงกว่าในการผลิต กระบวนการสร้างพวกมันซึ่งมักเกี่ยวข้องกับการทำให้เป็นอะตอมนั้นซับซ้อนกว่าและต้องมีการควบคุมที่แม่นยำยิ่งขึ้น แต่เมื่อคุณคำนึงถึงต้นทุนการผลิตโดยรวม รวมถึงความต้องการที่ลดลงสำหรับขั้นตอนหลังการประมวลผลและคุณภาพที่สูงขึ้นของชิ้นส่วนขั้นสุดท้าย บางครั้งต้นทุนที่เพิ่มขึ้นของผงทรงกลมก็สมเหตุสมผล
ผงสีไม่สม่ำเสมอมีราคาถูกกว่า แต่คุณต้องสร้างสมดุลระหว่างการประหยัดต้นทุนกับความท้าทายที่เกิดขึ้นในกระบวนการพิมพ์และหลังการผลิต การวิเคราะห์ต้นทุนและผลประโยชน์นี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการตัดสินใจเลือกประเภทของผงที่จะใช้สำหรับโครงการเฉพาะ
แล้วแอพพลิเคชั่นล่ะ."ท่อร่วมของไหลน้ำหนักเบาพร้อมการพิมพ์ 3 มิติ"- สำหรับท่อร่วมของไหล ช่องภายในจะต้องเรียบและไม่มีข้อบกพร่องเพื่อให้แน่ใจว่าการไหลของของไหลเหมาะสม ผงทรงกลมเหมาะสมกว่าที่นี่ เนื่องจากสามารถผลิตชิ้นส่วนที่มีรูปทรงที่แม่นยำยิ่งขึ้นและมีช่องว่างภายในน้อยลง ซึ่งจำเป็นต่อประสิทธิภาพของท่อร่วม
หากคุณมีส่วนร่วมในโปรเจ็กต์ที่ต้องใช้การพิมพ์ SLM 3D การเลือกรูปร่างผงที่เหมาะสมถือเป็นการตัดสินใจที่ไม่สามารถทำได้อย่างไม่ใส่ใจ มันส่งผลกระทบต่อทุกอย่างตั้งแต่คุณภาพและความแข็งแกร่งของชิ้นส่วนสุดท้ายไปจนถึงประสิทธิภาพของกระบวนการพิมพ์และต้นทุนโดยรวม ไม่ว่าคุณจะอยู่ในยานยนต์ การบินและอวกาศ หรืออุตสาหกรรมอื่นๆ ที่ได้รับประโยชน์จากชิ้นส่วนโลหะที่พิมพ์แบบ 3 มิติ การทำความเข้าใจอิทธิพลของรูปทรงผงเป็นสิ่งสำคัญ
เราพร้อมช่วยคุณตัดสินใจเลือกสิ่งที่ดีที่สุดสำหรับความต้องการเฉพาะของคุณ หากคุณกำลังคิดที่จะจัดหาชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วย SLM 3D หรือต้องการคำแนะนำในการเลือกผง อย่าลังเลที่จะติดต่อเราเพื่อขอคำปรึกษา เราสามารถทำงานร่วมกันเพื่อหาทางออกที่ดีที่สุดสำหรับโครงการของคุณได้
อ้างอิง
- Gibson, I., Rosen, DW, & Stucker, B. (2015) เทคโนโลยีการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุ: การพิมพ์ 3 มิติ การสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็ว และการผลิตดิจิทัลโดยตรง สปริงเกอร์.
- Kruth, JP, Leu, MC, และ Nakagawa, T. (2003) ความก้าวหน้าในการผลิตแบบเติมเนื้อและการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็ว พงศาวดาร CIRP - เทคโนโลยีการผลิต, 52(2), 525 - 540