پرینتر سه بعدی فیوژن بستر پودری (PBF): تعریف، انواع، محدودیت‌، مزایا و نحوه کار آنها

پرینترهای PBF انواع مختلفی دارند که قابل استفاده برای چاپ قطعات هستند. دو نوع اصلی تکنیک‌های تولید افزودنی همجوشی بستر پودری (PBF) شامل PBF-LB و PBF-EB است.

هر نوع دارای فناوری‌های با علامت تجاری مشخصی است، به عنوان مثال: DMLS، تف جوشی لیزری انتخابی (SLS)، SLM و EBM. این فرآیندها از مواد چاپ سه بعدی و منبع حرارتی مختلفی استفاده می‌کنند تا پودرها را ذوب کنند. روش‌های PBF از لیزر یا پرتوهای الکترونی برای ذوب پودرها استفاده می‌کنند. هر یک از این روش‌ها در بخش‌های زیر بررسی شده‌اند:

مواد چاپ سه بعدی را بشناسید.

1. زینترینگ مستقیم فلزات لیزری (DMLS)

DMLS یک تکنیک تولید افزودنی PBF است که از لیزر پرقدرت برای ذوب انتخابی پودرهای فلزی استفاده می کند. این فرآیند مشابه SLS است اما از پودرهای فلزی به جای پلاستیک استفاده می شود. پرتو لیزر ذرات فلز را ذوب و ذوب می کند و لایه به لایه یک بخش جامد را تشکیل می دهد. DMLS معمولا در صنایع هوافضا و پزشکی برای تولید قطعات فلزی پیچیده با دقت بالا و خواص مکانیکی مطلوب استفاده می شود.

2. تف جوشی لیزری انتخابی (SLS)

SLS یک تکنیک پرینت سه بعدی است که از لیزر پرقدرت برای ذوب انتخابی مواد پلیمری پودری، معمولاً پلاستیک یا نایلون، به اجسام جامد استفاده می کند. لایه به لایه قطعات را می سازد و هر لایه توسط لیزر ذوب می شود. مواد پودری ذوب نشده از قطعه در طول فرآیند ساخت پشتیبانی می کند و نیاز به ساختارهای پشتیبانی را از بین می برد. SLS به طور گسترده در نمونه سازی، طراحی محصول و تولید دسته کوچک استفاده می شود.

3. ذوب لیزری انتخابی (SLM)

SLM و SLS شباهت‌های مشترکی دارند زیرا هر دو فرآیند از لیزر پرقدرت برای تأمین گرما استفاده می‌کنند که در دسته PBF-LB قرار می‌گیرد. با این حال، SLM از این جهت متفاوت است که لیزر به جای اینکه فقط پودر را تف جوشی کند، آن را کاملاً ذوب می کند. این منجر به یک قسمت نهایی متراکم تر و قوی تر می شود. این فرآیند معمولاً با پودرهای فلزی مانند تیتانیوم و آلیاژهای آن، آلیاژهای آلومینیوم و فولاد ضد زنگ استفاده می شود.

فلزات غیر معمول تری مانند تنگستن را می توان پردازش کرد، اما کاربرد آنها بیشتر تخصصی است. یک اتمسفر بی اثر، معمولاً آرگون، در محفظه ساختمان برای جلوگیری از اکسید شدن یا نیترید شدن مواد یکپارچه استفاده می شود. SLM معمولاً در صنایع هوافضا، پزشکی و خودروسازی برای تولید قطعات با خواص مکانیکی با کیفیت بالا و هندسه های پیچیده استفاده می شود.

4. ذوب پرتو الکترونی (EBM)

EBM یکی دیگر از فرآیندهای همجوشی بستر پودری است که برای ایجاد قطعات فلزی استفاده می شود. به جای لیزر از پرتو برای ذوب و ذوب پودرهای فلزی استفاده می کند. برخلاف تکنیک‌های مبتنی بر لیزر، چاپگر EBM مانند یک شتاب‌دهنده ذرات در مقیاس کوچک عمل می‌کند و با شلیک الکترون‌ها به بستر پودر در زیر خلاء، مواد فلزی را ذوب می‌کند. الکترون‌های باردار می‌توانند باعث پراکندگی ذرات پودر شوند، به همین دلیل است که هر لایه از مواد معمولاً قبل از شروع فرآیند چاپ سه‌بعدی از قبل پخته می‌شود.

علاوه بر این، کل تخت چاپ در سراسر ساخت داغ نگه داشته می شود. در طی فرآیند پرینت سه بعدی، قطعاتی در داخل کیک پودر نیمه پخته شده ساخته می‌شوند که پشتیبانی می‌کند و اغلب نیاز به ساختارهای پشتیبانی اضافی را از بین می‌برد. شایان ذکر است که تنوع EBM وجود دارد که به قطعات اجازه می دهد تا در پودر شل پخته شوند.

EBM معمولاً برای تولید قطعات فلزی بزرگ و پیچیده برای کاربردهای هوافضا و پزشکی استفاده می شود. EBM سرعت ساخت بالاتر و تنش پسماند کمتری را در قطعات نسبت به سایر تکنیک‌های PBF ارائه می‌کند، اما تجهیزات معمولاً گران‌تر از سایر ماشین‌ها هستند.