Према Гринстоун-ТекФраунхоферов институт за ласерску технологију (Fraunhofer ILT) је развио ЕХЛА (Extreme High-Speed ​​Laser Material Deposition) технологија, која се сматра ефикасним и еколошки прихватљивим решењем. ЕХЛА нуди значајне предности одрживости, посебно за премазивање металних компоненти изложених екстремним напрезањима, које је потребно заштитити од корозије и хабања. Данас, ЕХЛА технологија је надограђена, а научници Фраунхофер ИЛТ-а, у сарадњи са својим партнером Понтикон, развили су патентирани процес сада познат као ЕХЛА 3Д, усмерен ка унапређењу његове примене у производњи.

Ласерско облагање критичних металних компоненти у екстремним условима

Металне компоненте су често изложене екстремним условима, као што су они који се користе у ваздухопловству, платформама за бушење нафте на мору, машинама за угаљ, ролнама папира, хидрауличним цилиндрима или аутомобилским кочионим дисковима. Ови делови захтевају специјализоване премазе како би заштитили материјал од корозије и брзог хабања. Са технолошким напретком, потражња на тржишту за поправком ових компоненти је порасла. Ова потражња се фокусира на смањење времена производње за персонализоване, високо ефикасне поправке или производњу компоненти, уз истовремено задовољавање значајних ценовних притисака.

Међутим, ниједан конвенционални процес раније није испуњавао ове стандарде. Постојећи процеси су били или нефлексибилни, неефикасни или економски недовољни за наношење висококвалитетних металуршки спојених танких металних слојева на површине компоненти. процес тврдог хромирања је одобрен у ЕУ тек од септембра 2017. године због штете по животну средину изазване електрохемијским таложењем токсичног хрома (VI).

EHLA технологија: Револуционарна алтернатива

Да би решили ову празнину, научници са Фраунхоферовог ИЛТ-а развили су алтернативни поступак премазивања: ЕХЛА (Екстремно брзо ласерско таложење материјала). ЕХЛА примењује се у индустријским секторима од 2015. године, посебно за производњу премаза.

Савршен темељ за будући развој

У поређењу са традиционалним методама, ЕХЛА постиже резултате у неколико кључних области, укључујући брзину довода и дебљину наношења. Научници Фраунхоферовог ILT-а су 2017. године награђени престижном наградом Награда Јозефа фон Фраунхофера за њихов развој ЕХЛАОва технологија је значајно побољшала брзину наношења премаза за површинску обраду код традиционалног ласерског наношења материјала са 0.5 метара у минути на 2 метра у минути, па чак и до 50 до 500 метара у минути. Као резултат тога, брзина наношења премаза је повећана 100 до 250 пута, уз наношење знатно тањих слојева.

Једна од главних предности је низак унос топлоте. Код традиционалног ласерског наношења материјала, прашкасти материјал за пуњење се топи директно на површини компоненте у релативно великом растопљеном базену, трајно мењајући својства материјала и трошећи много енергије. Насупрот томе, ЕХЛА функционише тако што топи чврсте честице праха док су још у ваздуху. Оне доспевају до површине у течном стању без даљег топљења под високим уносом енергије. То резултира зоном утицаја топлоте (ЗУТ) од само пет до десет микрона, у поређењу са много широм ЗУТ у конвенционалним процесима.

Овај пробој омогућава упаривање и обраду металуршки некомпатибилних, топлотно осетљивих материјала, као што су алуминијум и титанијум. Генерално, површина компоненти је много глађа, са храпавошћу која је само десет пута мања од оне произведене традиционалним методама наношења. Ово пружа савршену основу за даље кораке развоја.

Адитивна производња следеће генерације са EHLA 3D

У принципу, ЕХЛА Погодна је за све ротационо симетричне објекте који се могу обрађивати на системима ротационог кретања велике брзине, али када се постигну изузетно велике брзине у комбинацији са високом прецизношћу, технологија се може применити у још ширим областима.

Од 2017. године, тим Фраунхофер ИЛТ-а развија нову генерацију процеса: ЕХЛА 3Д, који интегрише иновативне ЕХЛА технологију у брже 3Д операције штампања. Примарни фокус истраживања је идентификација посебних захтева за системску технологију која мора да испуни захтеве изузетно високих брзина и прецизности како би се комбиновале ЕХЛА са 3Д штампањем велике брзине.

ЕХЛА 3Д не само да постиже обраду површине слободног облика, већ нуди и неколико јединствених предности везаних за процес: велику брзину израде, огромну флексибилност, разноврсност материјала и високу прецизност. У блиској будућности, ова технологија ће омогућити индустријама да лако и исплативо масовно производе сложене структуре, са персонализованим компонентама као могућим исходом.

Први прототип и будући развој

Први прототип овог система је успешно лансиран 2019. године у сарадњи са Понтикон у Висбадену, у Немачкој. Овај прототип је био заснован на принципу кретања статива, користећи структуру са три линеарна мотора повезана са платформом за израду преко шипки. Обрадак се креће по платформи. Ради слично као воз са магнетном левитацијом, где посебна структура компензује инерцијалне силе, омогућавајући платформи да се креће веома брзо и прецизно без изазивања значајних вибрација. Систем тренутно може да обрађује компоненте тежине до 25 килограма, са гравитационим убрзањем до пет пута већим и брзином до 200 метара у минути, уз одржавање високе прецизности од 100 микрона.

Да направим ЕХЛА 3Д процес доступан широком спектру индустријских корисника, Фраунхофер ИЛТ тренутно спроводи циљана истраживања како би управљао сложеношћу система. Кључне области овог истраживања укључују концепте праћења процеса и алате за аутоматизовано планирање путање. Током развоја процеса, потребна је прецизна координација свих параметара: брзине, снаге ласера ​​и запремине праха, у зависности од комбинације материјала који се обрађује.

Утицај EHLA 3D-а на производну индустрију

ЕХЛА 3Д значајно проширује опсег могућности за производњу и обраду компоненти, чинећи процес много ефикаснијим и еколошки прихватљивијим. Тренутно, у индустријском пројекту у Међународни центар за производњу турбомашина (ICTM), неколико реномираних компанија из ваздухопловне и турбомашинске индустрије експериментише са ЕХЛА 3Д технологија обраде. Накнадни истраживачки пројекти Фраунхофер ИЛТ-а поднети су за финансирање 2022. године, а планирани су додатни билатерални и заједнички пројекти које финансира влада.

Закључак

У закључку, ЕХЛА 3Д револуционисао је секторе адитивне производње и поправке, нудећи револуционарно решење за стварање високоперформансних металних премаза са брзином, прецизношћу и еколошком одрживошћу. Његова интеграција са ласерска облога технологије имају потенцијал да значајно трансформишу индустрије које захтевају издржљиве и прецизне поправке компоненти, укључујући производњу ваздухопловства и турбина. Како ЕХЛА 3Д Како систем постаје приступачнији и усавршенији, очекује се да ће постати кључни алат у будућности производње, нудећи компанијама исплатива и висококвалитетна решења.