По оценкам Гринстоун-ТехИнститут лазерных технологий им. Фраунгофера (Fraunhofer ILT) разработал... ЭХЛА Технология (экстремально высокоскоростного лазерного осаждения материалов), которая считается эффективным и экологически чистым решением. ЭХЛА Предлагает значительные преимущества с точки зрения экологичности, особенно для нанесения покрытий на металлические компоненты, подверженные экстремальным нагрузкам и нуждающиеся в защите от коррозии и износа. Сегодня это ЭХЛА Технологии были модернизированы, и ученые Института технологического развития имени Фраунгофера (Fraunhofer ILT) в сотрудничестве со своим партнером Понтиконразработали запатентованный процесс, известный теперь как EHLA 3Dс целью расширения его применения в производстве.

Лазерная наплавка для критически важных металлических компонентов в экстремальных условиях.

Металлические компоненты часто подвергаются воздействию экстремальных условий, например, в аэрокосмической отрасли, на морских нефтедобывающих платформах, в угольном оборудовании, рулонах бумаги, гидравлических цилиндрах или автомобильных тормозных дисках. Эти детали требуют специальных покрытий для защиты материала от коррозии и быстрого износа. С развитием технологий рыночный спрос на ремонт этих компонентов вырос. Этот спрос направлен на сокращение времени производства для индивидуального, высокоэффективного ремонта или изготовления компонентов, а также на удовлетворение значительного ценового давления.

Однако ни один из ранее существовавших традиционных процессов не соответствовал этим стандартам. Существующие процессы были либо негибкими, неэффективными, либо экономически нецелесообразными для нанесения высококачественных тонких металлических слоев, связанных металлургическим способом, на поверхности компонентов. процесс твердого хромирования В ЕС это средство было одобрено только с сентября 2017 года из-за экологического ущерба, причиняемого электрохимическим осаждением токсичного хрома (VI).

Технология EHLA: революционная альтернатива

Для решения этой проблемы ученые Института интегративной литографии им. Фраунгофера разработали альтернативный процесс нанесения покрытия: ЭХЛА (Сверхвысокоскоростное лазерное осаждение материалов). ЭХЛА Данная технология применяется в промышленных секторах с 2015 года, в частности, в производстве покрытий.

Идеальная основа для будущего развития

По сравнению с традиционными методами, ЭХЛА Результаты по нескольким ключевым параметрам, включая скорость подачи и толщину осаждения. В 2017 году ученые Института Фраунгофера ILT были удостоены престижной награды. Премия имени Йозефа фон Фраунхофера для их развития ЭХЛАЭта технология значительно увеличила скорость подачи материала при обработке поверхности в традиционном лазерном осаждении материалов с 0.5 метра в минуту до 2 метров в минуту и ​​даже до 50–500 метров в минуту. В результате скорость нанесения покрытия увеличилась в 100–250 раз, при этом наносятся значительно более тонкие слои.

Одним из главных преимуществ является низкий подвод тепла. При традиционном лазерном напылении порошковый наполнитель расплавляется непосредственно на поверхности детали в относительно большом расплавленном слое, что приводит к необратимому изменению свойств материала и потребляет много энергии. В отличие от этого, ЭХЛА Принцип действия заключается в расплавлении твердых частиц порошка, находящихся еще в воздухе. Они достигают поверхности в жидком состоянии, не плавясь далее под воздействием высокой энергии. В результате образуется зона термического воздействия (ЗТВ) размером всего от пяти до десяти микрон, по сравнению с гораздо большей ЗТВ при традиционных процессах.

Этот прорыв позволяет сочетать и обрабатывать металлургически несовместимые, термочувствительные материалы, такие как алюминий и титан. В целом, поверхность компонентов становится намного более гладкой, с шероховатостью всего в одну десятую от шероховатости, достигаемой традиционными методами осаждения. Это создает идеальную основу для дальнейших этапов разработки.

Аддитивное производство нового поколения с использованием EHLA 3D

В общем, ЭХЛА Подходит для всех объектов с вращательной симметрией, которые могут быть обработаны на высокоскоростных системах вращательного движения, но при достижении чрезвычайно высоких скоростей в сочетании с высокой точностью технология может применяться в еще более широких областях.

С 2017 года команда Института технологического обучения им. Фраунгофера (Fraunhofer ILT) разрабатывает новое поколение процессов: EHLA 3Dкоторый объединяет инновационные ЭХЛА Внедрение технологий в более быстрые процессы 3D-печати. ​​Основная цель исследования — определить особые требования к системным технологиям, которые должны соответствовать требованиям чрезвычайно высокой скорости и точности, чтобы объединить... ЭХЛА с помощью высокоскоростной 3D-печати.

EHLA 3D Эта технология не только обеспечивает обработку поверхностей произвольной формы, но и предлагает ряд уникальных преимуществ, связанных с процессом: высокую скорость построения, огромную гибкость, разнообразие материалов и высокую точность. В ближайшем будущем эта технология позволит отраслям промышленности легко и экономично массово производить сложные конструкции, а также создавать компоненты на заказ.

Первый прототип и дальнейшая разработка

Первый прототип этой системы был успешно запущен в 2019 году в сотрудничестве с Понтикон В Висбадене, Германия, был создан прототип, основанный на принципе треножного движения, с использованием конструкции с тремя линейными двигателями, соединенными с рабочей платформой посредством стержней. Заготовка перемещается по платформе. Принцип работы аналогичен магнитной левитации поезда, где специальная конструкция компенсирует инерционные силы, позволяя платформе двигаться очень быстро и точно без значительных вибраций. В настоящее время система может обрабатывать компоненты весом до 25 килограммов, с ускорением свободного падения до пяти раз и скоростью до 200 метров в минуту, сохраняя при этом высокую точность в 100 микрон.

Для того, чтобы EHLA 3D Для обеспечения доступности процесса для широкого круга промышленных пользователей, институт Fraunhofer ILT в настоящее время проводит целенаправленные исследования по управлению сложностями системы. Основные направления этих исследований включают концепции мониторинга процесса и инструменты автоматизированного планирования траектории. В процессе разработки требуется точная координация всех параметров: скорости, мощности лазера и объема порошка в зависимости от обрабатываемой комбинации материалов.

Влияние EHLA 3D на обрабатывающую промышленность

EHLA 3D Это значительно расширяет спектр возможностей для производства и обработки компонентов, делая процесс намного более эффективным и экологичным. В настоящее время реализуется в рамках промышленного проекта. Международный центр производства турбомашин (ICTM)Несколько известных компаний из аэрокосмической и турбомашиностроительной отраслей проводят эксперименты с этим методом. EHLA 3D технологии обработки. В 2022 году исследовательские проекты Fraunhofer ILT были представлены на финансирование, а также запланированы дополнительные двусторонние и государственные совместные проекты.

Заключение

В заключение EHLA 3D Произвела революцию в секторах аддитивного производства и ремонта, предложив прорывное решение для создания высокоэффективных металлических покрытий быстро, точно и экологично. Ее интеграция с лазерная оболочка Технологии обладают потенциалом для существенной трансформации отраслей, требующих долговечного и точного ремонта компонентов, включая аэрокосмическую промышленность и производство турбин. По мере развития технологий... EHLA 3D По мере того как система становится более доступной и совершенной, ожидается, что она станет ключевым инструментом в будущем обрабатывающей промышленности, предлагая компаниям экономически эффективные и высококачественные решения.