การฝึกอบรมเชิงเทคนิคด้านการพิมพ์สามมิติแบบโลหะด้วยเทคโนโลยีSelective Laser Melting (SLM)

ยินดีต้อนรับสู่หลักสูตรการฝึกอบรมเชิงเทคนิคด้านการพิมพ์สามมิติแบบเลเซอร์หลอมแบบเลือกสรร (SLM) บนเตียงผงโลหะ หลักสูตรนี้รวมองค์ความรู้เกี่ยวกับหลักการทำงานของอุปกรณ์ หลักการดำเนินกระบวนการ ข้อกำหนดในการปฏิบัติงาน และการปฏิบัติงานอย่างปลอดภัยพร้อมการบำรุงรักษา เพื่อเสริมสร้างพื้นฐานความรู้ด้านเทคโนโลยี SLM ให้มั่นคง ทำให้ขั้นตอนการใช้งานอุปกรณ์เป็นไปตามมาตรฐาน และช่วยให้ท่านหลีกเลี่ยงข้อบกพร่องในกระบวนการและอันตรายด้านความปลอดภัยในการทำงาน ด้านล่างนี้คือเนื้อหาการฝึกอบรมหลัก

1. การประยุกต์ใช้การพิมพ์สามมิติแบบเลเซอร์หลอมบนเตียงผงโลหะ (SLM)

SLM เป็นเทคโนโลยีการหลอมผงโลหะด้วยเลเซอร์บนเตียงผง ซึ่งใช้ลำแสงเลเซอร์หลอมผงโลหะให้ละลายอย่างสมบูรณ์ภายใต้บรรยากาศป้องกันแบบเฉื่อย เพื่อผลิตชิ้นส่วนโลหะที่มีความซับซ้อนสูงและมีความหนาแน่นใกล้เคียงกับความหนาแน่นสูงสุด โดยสามารถแก้ไขปัญหาการผลิตชิ้นส่วนโครงสร้างแบบบูรณาการและเบาพิเศษ ซึ่งวิธีการผลิตแบบดั้งเดิมไม่สามารถทำได้อย่างมีประสิทธิภาพ

สถานการณ์การใช้งานหลัก:

1. การบินและอวกาศ — ชิ้นส่วนโลหะผสมไทเทเนียมและโลหะผสมพิเศษ เช่น โครงเครื่องยนต์ ห้องเผาไหม้ และโครงสร้างรับน้ำหนักแบบตาข่าย สำหรับลดน้ำหนักรวม
2. อุตสาหกรรมหมัก : แม่พิมพ์แทรกที่มีช่องระบายความร้อนแบบคอนฟอร์มอล เพื่อลดระยะเวลาการขึ้นรูปและเพิ่มอัตราผลิตภัณฑ์ที่ผ่านเกณฑ์
3. การวิจัยเชิงวิทยาศาสตร์และอุปกรณ์ระดับสูง : ตัวอย่างกระบวนการวัสดุใหม่ ชิ้นส่วนที่มีช่องไหลซับซ้อน และส่วนประกอบระบายความร้อนที่มีรูปร่างพิเศษ

ความสามารถในการประมวลผลโดยทั่วไป: ความแม่นยำในการขึ้นรูป ±0.1 มม. (สำหรับ L ≤ 100 มม.); ความหนาของผงที่สามารถปรับได้ระหว่าง 20 ไมโครเมตร ถึง 400 ไมโครเมตร การติดตั้งเลเซอร์หลายตัวช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการพิมพ์อย่างมีนัยสำคัญ

2. ประเด็นหลักในการเตรียมผงโลหะสำหรับ SLM

คุณภาพของผงโลหะมีผลโดยตรงต่อคุณภาพของชิ้นส่วนที่พิมพ์ออกมา ผงโลหะทรงกลมที่ผลิตโดย การกระจายตัวของก๊าซ ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายสำหรับกระบวนการ SLM ในการผลิตนี้ วัสดุโลหะผสมจะถูกหลอมละลายที่อุณหภูมิสูง จากนั้นกระแสโลหะหลอมเหลวจะถูกทำให้แตกกระจายด้วยก๊าซเฉื่อยภายใต้แรงดันสูง และแข็งตัวกลายเป็นผงทรงกลมเมื่อเย็นลง

ข้อมูลจำเพาะหลัก: ขนาดอนุภาค 15–53 ไมโครเมตร; มีรูปร่างกลมสูงและไหลได้ดี ต้องควบคุมปริมาณออกซิเจนและสิ่งปนเปื้อนจากภายนอกอย่างเข้มงวด เนื่องจากสิ่งปนเปื้อนอาจก่อให้เกิดข้อบกพร่องของชิ้นส่วนและทำให้เกิดความล้มเหลวจากการชนกับใบกวาด

หมายเหตุการปฏิบัติงาน: เก็บผงภายใต้สภาวะการอบแห้งแบบสุญญากาศ ผงที่นำกลับมาใช้ใหม่ต้องผ่านการแยกด้วยตะแกรงสั่นกันระเบิด แล้วจึงผสมกับผงใหม่ในอัตราส่วนที่เหมาะสมก่อนนำกลับไปใช้งานอีกครั้ง สำหรับโลหะผสมที่มีปฏิกิริยา เช่น ไทเทเนียมและอะลูมิเนียม ควรหลีกเลี่ยงการสัมผัสกับอากาศภายนอกเป็นเวลานาน

3. ระบบออปติกของอุปกรณ์ SLM

ระบบออปติกทำหน้าที่เป็นแกนกลางด้านพลังงานของอุปกรณ์ ประกอบด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์ กระจกเลี้ยวแสงแบบแกนหมุน (galvanometer) ชุดโฟกัสเลนส์สนาม หน้าต่างป้องกัน และระบบระบายความร้อนด้วยน้ำ อุปกรณ์ที่ใช้เลเซอร์หลายตัวจะมีช่องทางออปติกอิสระหลายช่องเพื่อดำเนินการแบบขนาน

1. เลเซอร์ : เลเซอร์ไฟเบอร์โหมดเดี่ยว กำลังขาออกไม่น้อยกว่า 500 วัตต์ ความยาวคลื่น 1060 นาโนเมตร ปรับกำลังได้แบบต่อเนื่องระหว่างร้อยละ 10 ถึงร้อยละ 100 คุณภาพลำแสง M² ≤ 1.1 ต้องทำการสอบเทียบกำลังเป็นระยะ
2. สแกนเนอร์กาลวาโนมิเตอร์ : ความเร็วสแกน ≥ 7 เมตรต่อวินาที ความแม่นยำหลังการสอบเทียบสามารถคงเสถียรได้นานกว่าสามเดือน หลีกเลี่ยงการสั่นสะเทือนของอุปกรณ์อย่างรุนแรง เพื่อป้องกันการเปลี่ยนจุดศูนย์กลางของกล้องสแกนแบบแกแล็กโตมิเตอร์
3. องค์ประกอบทางออนไลน์ : หน้าต่างป้องกันควอตซ์เป็นชิ้นส่วนที่สึกหรอได้ ใช้เพื่อกั้นไอและเศษโลหะที่เกิดขึ้นภายในห้องสร้างชิ้นงาน ต้องเปลี่ยนทันทีหากเกิดการกัดกร่อนหรือสิ่งสกปรกเกาะติด ความลึกโฟกัสปรับได้ในช่วง ±5 มิลลิเมตร
4. หน่วยทำความเย็น : ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำแบบควบคุมอุณหภูมิสองระดับสองระบบ พร้อมระบบป้องกันแบบอินเทอร์ล็อกสำหรับอัตราการไหลและอุณหภูมิ อุปกรณ์จะส่งสัญญาณเตือนและหยุดทำงานโดยอัตโนมัติเมื่อเกิดความผิดปกติในการระบายความร้อน

4. ระบบก๊าซของอุปกรณ์ SLM และข้อกำหนดด้านความปลอดภัย

ระบบก๊าซรักษาสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจนต่ำสำหรับการพิมพ์ และทำหน้าที่กรองไอระเหยและป้องกันการระเบิดจากฝุ่น ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญยิ่งต่อคุณภาพกระบวนการและความปลอดภัยในการปฏิบัติงาน

1. การทำให้อากาศบริสุทธิ์ : รวมการสูบสุญญากาศและการเติมก๊าซเฉื่อย ปริมาณออกซิเจนภายในห้องสามารถลดลงต่ำกว่า 5,000 ส่วนในล้านส่วนภายในเวลา 30 นาที ระดับออกซิเจนต้องควบคุมให้ไม่เกิน 100 ส่วนในล้านส่วนระหว่างการประมวลผล โดยมีระบบแจ้งเตือนแบบเสียงและภาพอัตโนมัติเมื่อระดับออกซิเจนเกินขีดจำกัด ห้ามเริ่มการพิมพ์ก่อนที่ปริมาณออกซิเจนจะถึงมาตรฐาน .
2. การไหลของอากาศแบบสองชั้น : ช่องจ่ายอากาศด้านบนและล่างภายในห้องสร้างการไหลแบบชั้น (laminar flow) เพื่อขจัดไอระเหยและเศษโลหะกระเด็น ลดความเสี่ยงต่อการปนเปื้อนเลนส์และออกซิเดชันของแอ่งโลหะหลอมเหลว
3. ระบบการกรองน้ำ ระบบกรองสามขั้นตอน ประกอบด้วยไซโคลนเซปาร์เรเตอร์และองค์ประกอบตัวกรองเกรด H13 ที่มีอายุการใช้งานไม่น้อยกว่า 30,000 ชั่วโมง รองรับการเป่ากลับแบบออนไลน์โดยไม่ต้องหยุดเครื่อง การล้างถังเก็บฝุ่นด้วยสารพาสซิเวติงระหว่างการกำจัดฝุ่นเพื่อป้องกันการลุกไหม้เองของฝุ่น ความต่างของแรงดันจะถูกตรวจสอบแบบเรียลไทม์ และจะมีสัญญาณเตือนเมื่อตัวกรองอุดตัน ห้ามปิดการแจ้งเตือนเพื่อบังคับให้ผลิตต่อ

5. ซอฟต์แวร์ตัดแบ่งชิ้นงานและการควบคุมอุปกรณ์

ชุดซอฟต์แวร์ประกอบด้วยซอฟต์แวร์ตัดแบ่งชิ้นงานก่อนการประมวลผลและระบบควบคุมอุปกรณ์ พร้อมบริการอัปเกรดแบบถาวรโดยไม่มีค่าใช้จ่าย

1. ซอฟต์แวร์ตัดแบ่งชิ้นงานก่อนการประมวลผล รองรับการนำเข้าไฟล์ STL และการตัดแบ่งชิ้นงานบนเครื่องโดยตรง พารามิเตอร์กระบวนการทั้งหมดสามารถปรับแต่งได้ทั้งหมด ฟังก์ชันตรวจสอบความหนาช่วยป้องกันการเลือกแพ็กเกจกระบวนการผิดพลาด รองรับการประมวลผลแบบกลุ่มสำหรับชิ้นงานหลายชิ้น ทิศทางการสแกนสามารถหมุนได้ตั้งแต่ 0° ถึง 360° เพื่อลดความเค้นภายในของชิ้นงาน
2. ระบบควบคุมอุปกรณ์ อินเทอร์เฟซระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักรแยกออกจากระบบควบคุมพื้นหลังอย่างสมบูรณ์ สามารถปรับกำลังเลเซอร์และความเร็วการสแกนแบบเรียลไทม์ระหว่างการพิมพ์ได้ทันทีที่ปรับ ข้อมูลสำคัญ เช่น จำนวนชั้น ระยะเวลาการประมวลผล และอุณหภูมิของแผ่นฐาน จะแสดงผลแบบเรียลไทม์ มีฟังก์ชันวินิจฉัยข้อผิดพลาดด้วยตนเองในตัว และระบบแจ้งเตือนด้วยภาพและเสียง นอกจากนี้ยังรองรับการหน่วงเวลาการสแกนแต่ละชั้นเพื่อระบายความร้อน ช่วยลดการบิดเบี้ยวที่เกิดจากความร้อนสะสม

คำแนะนำในการฝึกปฏิบัติ: บันทึกการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์กระบวนการทุกครั้งระหว่างการปฏิบัติงานจริง ควรทดลองผลิตตัวอย่างขนาดเล็กก่อนเริ่มการผลิตจริง

6. การตั้งค่าและการใช้งานอุปกรณ์เสริม

สถานีทำงาน SLM แบบครบวงจรต้องติดตั้งเตาอบแห้งสุญญากาศ เครื่องแยกผงแบบสั่นกันระเบิด และเครื่องดูดฝุ่นแบบสุญญากาศกันระเบิด อุปกรณ์เสริมทั้งหมดต้องเป็นไปตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยกันระเบิด

สรุปการฝึกอบรมและข้อเตือนใจด้านความปลอดภัย

เรียนผู้เข้าร่วมทุกท่าน: อุปกรณ์ SLM มีความเสี่ยงจากเลเซอร์ ผงโลหะที่ติดไฟได้ และก๊าซป้องกันแบบเฉื่อย อนุญาตให้ปฏิบัติงานจริงได้เฉพาะหลังจากผ่านการฝึกอบรมด้านความปลอดภัยอย่างสมบูรณ์แล้ว .

ในการตรวจสอบประจำวัน ให้ใส่ใจเป็นพิเศษกับสถานะการระบายความร้อนด้วยแสง ระบบตรวจสอบปริมาณออกซิเจน ความต่างของแรงดันที่ตัวกรอง การล็อกประตูห้องปฏิบัติการ และการพร้อมใช้งานของปุ่มหยุดฉุกเฉิน ห้ามใช้อุปกรณ์ทดแทนที่ไม่ผ่านมาตรฐานกันระเบิดสำหรับงานจัดการผง รวมทั้งต้องเก็บบันทึกการดำเนินการอย่างครบถ้วนเพื่อรองรับการติดตามกระบวนการและแก้ไขข้อขัดข้อง