Menurut Greenstone-Tech, Institut Fraunhofer untuk Teknologi Laser (Fraunhofer ILT) telah mengembangkan ehla Teknologi (Extreme High-Speed ​​Laser Material Deposition), yang dianggap sebagai solusi yang efisien dan ramah lingkungan. ehla menawarkan keunggulan keberlanjutan yang signifikan, khususnya untuk pelapisan komponen logam yang terpapar tekanan ekstrem, yang perlu dilindungi dari korosi dan keausan. Saat ini, ehla Teknologi telah ditingkatkan, dan para ilmuwan Fraunhofer ILT, bekerja sama dengan mitra mereka Ponticon, telah mengembangkan proses yang dipatenkan yang sekarang dikenal sebagai EHLA 3D, bertujuan untuk memajukan penerapannya di bidang manufaktur.

Pelapisan Laser untuk Komponen Logam Kritis dalam Kondisi Ekstrem

Komponen logam seringkali terpapar kondisi ekstrem, seperti yang digunakan dalam industri kedirgantaraan, platform pengeboran minyak lepas pantai, mesin batubara, rol kertas, silinder hidrolik, atau cakram rem otomotif. Komponen-komponen ini membutuhkan lapisan khusus untuk melindungi material dari korosi dan keausan yang cepat. Dengan kemajuan teknologi, permintaan pasar untuk perbaikan komponen-komponen ini telah meningkat. Permintaan ini berfokus pada pengurangan waktu produksi untuk perbaikan atau pembuatan komponen berkinerja tinggi yang dipersonalisasi, sekaligus memenuhi tekanan harga yang signifikan.

Namun, belum ada proses konvensional sebelumnya yang memenuhi standar ini. Proses yang ada sebelumnya tidak fleksibel, tidak efisien, atau secara ekonomi tidak memadai untuk mengaplikasikan lapisan logam tipis yang terikat secara metalurgi berkualitas tinggi ke permukaan komponen. proses pelapisan krom keras baru disetujui di Uni Eropa sejak September 2017 karena kerusakan lingkungan yang disebabkan oleh pengendapan elektrokimia kromium (VI) beracun.

Teknologi EHLA: Alternatif Revolusioner

Untuk mengatasi kesenjangan ini, para ilmuwan Fraunhofer ILT mengembangkan proses pelapisan alternatif: ehla (Deposisi Material Laser Kecepatan Sangat Tinggi). ehla telah diterapkan di sektor industri sejak tahun 2015, khususnya untuk pembuatan pelapis.

Landasan Sempurna untuk Pengembangan Masa Depan

Dibandingkan dengan metode tradisional, ehla memperoleh nilai tinggi di beberapa area kunci, termasuk laju umpan dan ketebalan pengendapan. Pada tahun 2017, para ilmuwan Fraunhofer ILT dianugerahi penghargaan bergengsi tersebut. Penghargaan Joseph von Fraunhofer untuk pengembangan mereka ehlaTeknologi ini telah secara signifikan meningkatkan laju pemakanan untuk perawatan permukaan dalam deposisi material laser tradisional dari 0.5 meter per menit menjadi 2 meter per menit dan bahkan hingga 50 hingga 500 meter per menit. Akibatnya, kecepatan pelapisan meningkat 100 hingga 250 kali lipat, dengan lapisan yang diaplikasikan jauh lebih tipis.

Salah satu keunggulan utamanya adalah input panas yang rendah. Dalam deposisi material laser tradisional, material pengisi bubuk dilelehkan langsung pada permukaan komponen dalam kolam lelehan yang relatif besar, yang secara permanen mengubah sifat material dan mengonsumsi banyak energi. Sebaliknya, ehla Cara kerjanya adalah dengan melelehkan partikel bubuk padat saat masih berada di udara. Partikel-partikel tersebut mencapai permukaan dalam keadaan cair tanpa meleleh lebih lanjut di bawah masukan energi yang tinggi. Hal ini menghasilkan zona yang terpengaruh panas (HAZ) hanya lima hingga sepuluh mikron, dibandingkan dengan HAZ yang jauh lebih lebar pada proses konvensional.

Terobosan ini memungkinkan penggabungan dan pemrosesan material yang secara metalurgi tidak kompatibel dan sensitif terhadap panas, seperti aluminium dan titanium. Secara keseluruhan, permukaan komponen jauh lebih halus, dengan kekasaran hanya sepersepuluh dari yang dihasilkan oleh metode pengendapan tradisional. Ini memberikan dasar yang sempurna untuk langkah-langkah pengembangan lebih lanjut.

Manufaktur Aditif Generasi Berikutnya dengan EHLA 3D

Pada prinsipnya, ehla Teknologi ini cocok untuk semua objek simetris rotasi yang dapat diproses pada sistem gerak rotasi kecepatan tinggi, tetapi ketika kecepatan yang sangat tinggi dikombinasikan dengan presisi tinggi tercapai, teknologi ini dapat diterapkan di bidang yang lebih luas lagi.

Sejak tahun 2017, tim Fraunhofer ILT telah mengembangkan generasi proses baru: EHLA 3Dyang mengintegrasikan inovasi ehla teknologi ke dalam operasi pencetakan 3D yang lebih cepat. Fokus utama penelitian ini adalah untuk mengidentifikasi persyaratan khusus untuk teknologi sistem yang harus memenuhi tuntutan kecepatan dan presisi yang sangat tinggi agar dapat menggabungkan ehla dengan pencetakan 3D berkecepatan tinggi.

EHLA 3D Teknologi ini tidak hanya mencapai pemrosesan permukaan bentuk bebas, tetapi juga menawarkan beberapa keunggulan unik terkait proses tersebut: laju pembuatan yang tinggi, fleksibilitas yang luar biasa, keragaman material, dan presisi tinggi. Dalam waktu dekat, teknologi ini akan memungkinkan industri untuk memproduksi struktur kompleks secara massal dengan mudah dan hemat biaya, dengan komponen yang dipersonalisasi sebagai kemungkinan hasilnya.

Prototipe Pertama dan Pengembangan di Masa Depan

Prototipe pertama sistem ini berhasil diluncurkan pada tahun 2019 bekerja sama dengan Ponticon Di Wiesbaden, Jerman. Prototipe ini didasarkan pada prinsip gerakan tripod, menggunakan struktur dengan tiga motor linier yang terhubung ke platform pembuatan melalui batang. Benda kerja bergerak di atas platform. Cara kerjanya mirip dengan kereta levitasi magnetik, di mana struktur khusus mengkompensasi gaya inersia, memungkinkan platform bergerak sangat cepat dan tepat tanpa menyebabkan getaran yang signifikan. Sistem ini saat ini dapat memproses komponen dengan berat hingga 25 kilogram, dengan percepatan gravitasi hingga lima kali dan kecepatan hingga 200 meter per menit, sambil mempertahankan presisi tinggi 100 mikron.

Untuk membuat EHLA 3D Untuk membuat proses ini dapat diakses oleh berbagai pengguna industri, Fraunhofer ILT saat ini sedang melakukan penelitian terarah untuk mengelola kompleksitas sistem tersebut. Area inti dari penelitian ini meliputi konsep pemantauan proses dan alat perencanaan jalur otomatis. Selama pengembangan proses, koordinasi yang tepat dari semua parameter diperlukan: kecepatan, daya laser, dan volume bubuk, tergantung pada kombinasi material yang diproses.

Dampak EHLA 3D pada Industri Manufaktur

EHLA 3D secara signifikan memperluas jangkauan kemungkinan untuk produksi dan pemrosesan komponen, membuat prosesnya jauh lebih efisien dan ramah lingkungan. Saat ini, dalam sebuah proyek industri di Pusat Internasional untuk Manufaktur Turbomesin (ICTM)Beberapa perusahaan ternama dari industri kedirgantaraan dan turbin sedang bereksperimen dengan EHLA 3D teknologi pengolahan. Proyek penelitian lanjutan Fraunhofer ILT diajukan untuk pendanaan pada tahun 2022, dengan proyek bersama bilateral dan yang didanai pemerintah lainnya yang direncanakan.

Kesimpulan

Sebagai kesimpulan, EHLA 3D telah merevolusi sektor manufaktur dan perbaikan aditif, menawarkan solusi terobosan untuk menciptakan lapisan logam berkinerja tinggi dengan kecepatan, presisi, dan keberlanjutan lingkungan. Integrasinya dengan pelapis laser Teknologi ini berpotensi mengubah secara signifikan industri yang membutuhkan perbaikan komponen yang tahan lama dan presisi, termasuk industri kedirgantaraan dan manufaktur turbin. Seiring dengan EHLA 3D Dengan semakin mudah diakses dan disempurnakannya sistem ini, diharapkan akan menjadi alat kunci di masa depan manufaktur, menawarkan solusi yang hemat biaya dan berkualitas tinggi bagi perusahaan.