Glede na Greenstone-TechFraunhoferjev inštitut za lasersko tehnologijo (Fraunhofer ILT) je razvil ehla (Extreme High-Speed ​​Laser Material Deposition), ki velja za učinkovito in okolju prijazno rešitev. ehla ponuja znatne trajnostne prednosti, zlasti za premazovanje kovinskih komponent, izpostavljenih ekstremnim obremenitvam, ki jih je treba zaščititi pred korozijo in obrabo. Danes ehla tehnologija je bila nadgrajena, znanstveniki Fraunhofer ILT pa so v sodelovanju s svojim partnerjem Pontikon, so razvili patentiran postopek, ki je zdaj znan kot EHLA 3D, katerega cilj je bil napredek v proizvodnji.

Lasersko oblaganje kritičnih kovinskih komponent v ekstremnih pogojih

Kovinske komponente so pogosto izpostavljene ekstremnim pogojem, kot so tiste, ki se uporabljajo v vesoljski industriji, na naftnih ploščadih na morju, v strojih za premog, papirnih zvitkih, hidravličnih cilindrih ali avtomobilskih zavornih diskih. Ti deli zahtevajo posebne premaze za zaščito materiala pred korozijo in hitro obrabo. S tehnološkim napredkom se je povečalo povpraševanje na trgu po popravilu teh komponent. To povpraševanje se osredotoča na skrajšanje proizvodnega časa za prilagojena, visokozmogljiva popravila ali izdelavo komponent, hkrati pa se spopada z znatnimi cenovnimi pritiski.

Vendar noben konvencionalni postopek prej ni izpolnjeval teh standardov. Obstoječi postopki so bili bodisi nefleksibilni, neučinkoviti bodisi ekonomsko nezadostni za nanašanje visokokakovostnih metalurško vezanih tankih kovinskih slojev na površine komponent. postopek trdega kromiranja je bil v EU odobren šele septembra 2017 zaradi okoljske škode, ki jo je povzročilo elektrokemično nanašanje strupenega kroma (VI).

Tehnologija EHLA: Revolucionarna alternativa

Da bi odpravili to vrzel, so znanstveniki Fraunhofer ILT razvili alternativni postopek nanašanja premazov: ehla (Izjemno hitro lasersko nanašanje materiala). ehla se v industrijskih sektorjih uporablja od leta 2015, zlasti za proizvodnjo premazov.

Odlična podlaga za prihodnji razvoj

V primerjavi s tradicionalnimi metodami, ehla rezultate na več ključnih področjih, vključno s hitrostjo podajanja in debelino nanosa. Leta 2017 so znanstveniki Fraunhofer ILT prejeli prestižno nagrado Nagrada Josepha von Fraunhoferja za njihov razvoj ehlaTa tehnologija je znatno izboljšala hitrost podajanja za površinsko obdelavo pri tradicionalnem laserskem nanašanju materialov z 0.5 metra na minuto na 2 metra na minuto in celo do 50 do 500 metrov na minuto. Posledično se je hitrost nanašanja prevleke povečala za 100- do 250-krat, pri čemer so bile nanesene bistveno tanjše plasti.

Ena glavnih prednosti je nizek vnos toplote. Pri tradicionalnem laserskem nanašanju materiala se praškasti polnilni material tali neposredno na površini komponente v relativno velikem talinskem bazenu, kar trajno spremeni lastnosti materiala in porabi veliko energije. Nasprotno pa ... ehla Deluje tako, da se trdni delci prahu stopijo, ko so še v zraku. Površino dosežejo v tekočem stanju, ne da bi se pri visokem vnosu energije dodatno topili. To povzroči območje vpliva toplote (HAZ) velikosti le pet do deset mikronov, v primerjavi z veliko širšim HAZ pri običajnih postopkih.

Ta preboj omogoča združevanje in obdelavo metalurško nezdružljivih, toplotno občutljivih materialov, kot sta aluminij in titan. Na splošno je površina komponent veliko bolj gladka, hrapavost pa je le desetina tiste, ki jo ustvarijo tradicionalne metode nanašanja. To zagotavlja odlično osnovo za nadaljnje razvojne korake.

Aditivna proizvodnja naslednje generacije z EHLA 3D

Načeloma ehla Primerna je za vse rotacijsko simetrične predmete, ki jih je mogoče obdelovati na visokohitrostnih rotacijskih gibalnih sistemih, ko pa so dosežene izjemno visoke hitrosti v kombinaciji z visoko natančnostjo, se tehnologija lahko uporablja na še širših področjih.

Ekipa Fraunhofer ILT od leta 2017 razvija novo generacijo procesov: EHLA 3D, ki združuje inovativne ehla tehnologije v hitrejše 3D-tiskanje. Glavni poudarek raziskave je opredeliti posebne zahteve za sistemsko tehnologijo, ki mora izpolnjevati zahteve izjemno visokih hitrosti in natančnosti, da bi združila ehla z visokohitrostnim 3D-tiskanjem.

EHLA 3D ne le dosega prosto oblikovano površinsko obdelavo, temveč ponuja tudi več edinstvenih prednosti, povezanih s postopkom: visoko hitrost izdelave, izjemno fleksibilnost, raznolikost materialov in visoko natančnost. V bližnji prihodnosti bo ta tehnologija omogočila industriji enostavno in stroškovno učinkovito množično proizvodnjo kompleksnih struktur, pri čemer bo možen rezultat tudi personalizirana izdelava komponent.

Prvi prototip in nadaljnji razvoj

Prvi prototip tega sistema je bil uspešno predstavljen leta 2019 v sodelovanju z Pontikon v Wiesbadnu v Nemčiji. Ta prototip je bil zasnovan na principu gibanja stativa, pri čemer je bila uporabljena struktura s tremi linearnimi motorji, ki so bili prek palic povezani z gradbeno ploščadjo. Obdelovanec se premika po ploščadi. Deluje podobno kot vlak z magnetno levitacijo, kjer posebna struktura kompenzira inercialne sile, kar omogoča zelo hitro in natančno premikanje ploščadi brez povzročanja večjih vibracij. Sistem lahko trenutno obdeluje komponente, težke do 25 kilogramov, z gravitacijskim pospeškom do petkrat in hitrostjo do 200 metrov na minuto, hkrati pa ohranja visoko natančnost 100 mikronov.

Da naredimo EHLA 3D Da bi bil postopek dostopen širokemu krogu industrijskih uporabnikov, Fraunhofer ILT trenutno izvaja ciljno usmerjene raziskave za obvladovanje kompleksnosti sistema. Osrednja področja teh raziskav vključujejo koncepte spremljanja procesov in orodja za avtomatizirano načrtovanje poti. Med razvojem procesa je potrebna natančna koordinacija vseh parametrov: hitrosti, moči laserja in količine prahu, odvisno od kombinacije materialov, ki se obdelujejo.

Vpliv EHLA 3D na proizvodno industrijo

EHLA 3D znatno širi paleto možnosti za proizvodnjo in obdelavo komponent, zaradi česar je postopek veliko bolj učinkovit in okolju prijazen. Trenutno v industrijskem projektu na Mednarodni center za proizvodnjo turbostrojev (ICTM), več priznanih podjetij iz letalske in vesoljske industrije ter industrije turbostrojev eksperimentira z EHLA 3D tehnologija obdelave. Nadaljnji raziskovalni projekti Fraunhofer ILT so bili predloženi v razpis za financiranje leta 2022, načrtovani pa so tudi dodatni dvostranski in vladno financirani skupni projekti.

zaključek

V zaključku, EHLA 3D je revolucioniral sektorje aditivne proizvodnje in popravil ter ponudil prebojno rešitev za ustvarjanje visokozmogljivih kovinskih premazov s hitrostjo, natančnostjo in okoljsko trajnostjo. Njegova integracija z laserska obloga tehnologije imajo potencial, da bistveno preoblikujejo panoge, ki zahtevajo trajna in natančna popravila komponent, vključno z letalsko in vesoljsko industrijo ter proizvodnjo turbin. Ker EHLA 3D Ko bo sistem postal bolj dostopen in izpopolnjen, naj bi postal ključno orodje v prihodnosti proizvodnje, ki bo podjetjem ponujalo stroškovno učinkovite in visokokakovostne rešitve.