ත්රිමාණ මුද්රණ ශිල්පීය ක්රම සමඟ ලෝහ සංරචක සෑදීමේ ක්රියාවලිය
නවීන නිෂ්පාදන සංවර්ධනය කර්මාන්ත සංරචක නිර්මාණය කර නිෂ්පාදනය කරන ආකාරයෙහි ප්රධාන වෙනස්කම් ඇති කර ඇත. ලෝහ සංරචක නිෂ්පාදනය වරක් අච්චු සහ දිගු අදියර අවශ්ය වන යන්ත්රෝපකරණ, වාත්තු කිරීම හෝ ව්යාජ ක්රියාවලීන් සමඟ සමාන පදයක් වූ අතර, දැන් ත්රිමාණ මුද්රණ (ආකලන නිෂ්පාදන) තාක්ෂණය වඩ වඩාත් පරිණත විකල්පයක් බවට පත්වෙමින් තිබේ. ලෝහ ත්රිමාණ මුද්රණය මඟින් ලෝහයෙන් සංකීර්ණ සංරචක ක්රමයෙන්, ස්ථරයෙන් ස්ථරයට නිෂ්පාදනය කිරීමට ඉඩ සලසයි, එමඟින් සැලසුම් නම්යශීලීභාවය, ද්රව්ය කාර්යක්ෂමතාව සහ වේගවත් පුනරාවර්තනය ලබා දේ. සැලසුම් අවධියේ සිට පශ්චාත් නිෂ්පාදන සහ තත්ත්ව පාලනය දක්වා ත්රිමාණ මුද්රණ ශිල්පීය ක්රම භාවිතා කරමින් ලෝහ සංරචක නිෂ්පාදනය කිරීමේ ක්රියාවලිය මෙම ලිපියෙන් සාකච්ඡා කෙරේ.
1. ලෝහ ත්රිමාණ මුද්රණය පිළිබඳ අවබෝධය සහ මූලික මූලධර්ම
ලෝහ ත්රිමාණ මුද්රණය යනු ඩිජිටල් ආකෘතියක් මත පදනම්ව ස්ථරයෙන් ස්ථරයට ද්රව්ය එකතු කිරීමෙන් වස්තූන් ගොඩනඟන ආකලන නිෂ්පාදන ක්රමයකි. ලෝහ කුට්ටියකින් ද්රව්ය ඉවත් කරන CNC වැනි අඩු කිරීමේ ක්රියාවලීන් මෙන් නොව, ත්රිමාණ මුද්රණය අවසාන ජ්යාමිතිය නිර්මාණය කිරීම සඳහා ලේසර්, ඉලෙක්ට්රෝන කදම්භයක් හෝ විද්යුත් චාපයක් වැනි ශක්ති ප්රභවයක් සමඟ ඒකාබද්ධ වූ ලෝහ කුඩු හෝ වයර් භාවිතා කරයි.
මූලික මූලධර්මය සරලයි: නිර්මාණ මෘදුකාංගයක් තුළ ආකෘතියක් නිර්මාණය කර, පසුව තුනී ස්ථරවලට (පෙති කැපීම) බෙදා ඇත. ඉන්පසු යන්ත්රය සම්පූර්ණ කොටස සාදනු ලබන තෙක් කලින් තීරණය කළ මාර්ගයක් ඔස්සේ සෑම ස්ථරයක්ම මුද්රණය කරයි. සංකල්පය සරල ලෙස පෙනුනද, ඉහළ උෂ්ණත්වයන්, ප්රතික්රියාශීලී ද්රව්ය සහ නිරවද්යතා අවශ්යතා හේතුවෙන් ලෝහ ත්රිමාණ මුද්රණයට දැඩි ක්රියාවලි පාලනයක් අවශ්ය වේ.
2. සැලසුම් අදියර: ආකලන නිෂ්පාදනය සඳහා නිර්මාණය (DfAM)
පළමු අදියර වන්නේ CAD (පරිගණක ආධාරක නිර්මාණය) හි සංරචක නිර්මාණයයි. සාම්ප්රදායික නිෂ්පාදනයෙන් ප්රධාන වෙනස මතුවන්නේ මෙහිදීය. ත්රිමාණ මුද්රණය මඟින් කාබනික හැඩතල, අභ්යන්තර නාලිකා, දැලිස් ව්යුහයන් සහ සැහැල්ලු බව සහ ශක්තිය සඳහා ප්රශස්ත ස්ථලක සඳහා ඉඩ ලබා දේ. එබැවින්, DfAM (ආකලන නිෂ්පාදන සඳහා නිර්මාණය) භාවිතයන් අත්යවශ්ය වේ.
සමහර නිර්මාණ සලකා බැලීම් අතරට:
- මුද්රණ දිශානතිය: ශක්තිය, විකෘති කිරීම සහ ආධාරක අවශ්යතා කෙරෙහි බලපාන ස්ථර සෑදීමේ දිශාව තීරණය කරයි.
– අවම බිත්ති ඝණකම: එක් එක් තාක්ෂණයට යම් සීමාවන් ඇති බැවින් එම කොටස බිඳෙනසුලු හෝ සෑදීමට අසමත් නොවේ.
– උඩින් එල්ලෙන සහ ආධාරක: උඩින් එල්ලෙන කොටස් සාමාන්යයෙන් ක්රියාවලිය අතරතුර කඩා වැටීම වැළැක්වීම සඳහා ආධාරකයක් අවශ්ය වේ.
– නිම කිරීමේ ඉවසීම් සහ දීමනා: සංරචක බොහෝ විට අච්චු කිරීමෙන් පසු යන්ත්රෝපකරණ හෝ ඔප දැමීම අවශ්ය වේ.
අවසාන සැලසුමෙන් පසුව, ගොනු සාමාන්යයෙන් ඊළඟ අදියර වෙත සැකසීම සඳහා STL හෝ 3MF ආකෘතියට අපනයනය කරනු ලැබේ.
3. දත්ත සකස් කිරීම: ක්රියාවලි පරාමිතීන් පෙති කැපීම සහ තීරණය කිරීම
ඉන්පසු ත්රිමාණ ගොනුව පෙති කැපීමේ මෘදුකාංගයක් භාවිතයෙන් සකසනු ලැබේ. මෙම අදියරේදී, ආකෘතිය නිශ්චිත ඝනකමකින් යුත් ස්ථර බවට පරිවර්තනය වේ (උදා: කුඩු පාදක ක්රියාවලීන් සඳහා මයික්රෝන 20-60). අතිරේකව, ක්රියාකරු පහත සඳහන් වැදගත් පරාමිතීන් තීරණය කරයි:
- ලේසර්/කදම්භ බලය,
- ස්කෑන් කිරීමේ වේගය,
- මංතීරු අතර දුර (හැච් පරතරය),
- ස්කෑන් උපාය මාර්ගය,
– ස්ථර ඝණකම,
- නිර්මාණ සහාය.
මෙම පරාමිතීන් ද්රව්ය ඝනත්වය, මතුපිට ගුණාත්මකභාවය, නිෂ්පාදන වේගය සහ සිදුරු සහ ඉරිතැලීම් වැනි දෝෂ ඇතිවීමේ අවදානමට සෘජුවම බලපායි. තීරණාත්මක සංරචක සඳහා (උදා: අභ්යවකාශ හෝ වෛද්ය), මෙම පරාමිතීන් සාමාන්යයෙන් වලංගු ක්රියා පටිපාටි සහ කර්මාන්ත ප්රමිතීන් අනුගමනය කරයි.
4. ද්රව්ය තෝරා ගැනීම: ලෝහ කුඩු හෝ වයර්
භාවිතා කරන ද්රව්ය මුද්රණ තාක්ෂණය මත රඳා පවතී. වඩාත් පොදු ද්රව්ය ආකාර දෙක නම්:
1. ලෝහ කුඩු: SLM/DMLS (Selective Laser Melting/Direct Metal Laser Sintering) සහ EBM (Electron Beam Melting) වැනි ක්රියාවලීන්හි භාවිතා වේ. ප්රශස්ත ප්රතිඵල ලබා ගැනීම සඳහා කුඩු වල පාලිත අංශු ප්රමාණය, හොඳ ව්යාප්තිය සහ අඩු ඔක්සිජන් මට්ටම් තිබිය යුතුය.
2. ලෝහ වයර්: විදුලි චාපයක් භාවිතා කරන WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing) වැනි ක්රියාවලීන්හි භාවිතා වේ. මෙම ක්රමය එහි ඉහළ තැන්පත් වීමේ අනුපාතය නිසා විශාල සංරචක සඳහා සුදුසු වේ, නමුත් සාමාන්යයෙන් වඩාත් තීව්ර නිමාවක් අවශ්ය වේ.
ලෝහ ත්රිමාණ මුද්රණයේ ජනප්රිය ද්රව්ය අතර මල නොබැඳෙන වානේ, ටයිටේනියම් (Ti-6Al-4V), ඇලුමිනියම්, ඉන්කනෙල්, කොබෝල්ට්-ක්රෝම් සහ මෙවලම් වානේ ඇතුළත් වේ.
5. මුද්රණ ක්රියාවලිය: පොදු ලෝහ ත්රිමාණ මුද්රණ තාක්ෂණයන්
ලෝහ සංරචක නිෂ්පාදනය සඳහා භාවිතා කරන ප්රධාන තාක්ෂණයන් කිහිපයක් තිබේ:
අ. කුඩු ඇඳ විලයනය (PBF)
මෙම ක්රමය වඩාත් ප්රසිද්ධ වන්නේ නිරවද්ය සංරචක සඳහා ය. යන්ත්රය ස්ථාපන තහඩුවක් මත තුනී කුඩු තට්ටුවක් විහිදුවයි, පසුව ලේසර් හෝ ඉලෙක්ට්රෝන කදම්භයක් ස්ථර රටාවට අනුව කුඩු උණු කරයි. කොටස සාදනු ලබන තෙක් ක්රියාවලිය නැවත සිදු වේ.
PBF හි වාසි වන්නේ ඉහළ විස්තර සහ සංකීර්ණ ජ්යාමිතීන් නිර්මාණය කිරීමේ හැකියාවයි. කෙසේ වෙතත්, එහි ප්රමාණය මුද්රණ අවකාශයේ පරිමාව අනුව සාපේක්ෂව සීමා වී ඇති අතර යන්ත්ර සහ ද්රව්ය පිරිවැය ඉහළ මට්ටමක පවතී.
ආ. සෘජු ශක්ති තැන්පතු (DED)
DED මගින් ද්රව්ය (කුඩු හෝ වයර්) තුණ්ඩයක් හරහා තැන්පත් කරන විට උණු කරනු ලැබේ, සාමාන්යයෙන් ලේසර් හෝ විදුලි චාපයක් ආධාරයෙන්. මෙම තාක්ෂණය බොහෝ විට සංරචක අලුත්වැඩියාවන්, විශේෂාංග එකතු කිරීම් හෝ විශාල කොටස් නිෂ්පාදනය සඳහා යොදා ගනී.
වාසි වන්නේ නම්යශීලී බව සහ වේගවත් ද්රව්ය එකතු කිරීමේ අනුපාත වේ, නමුත් විස්තර විභේදනය සහ මතුපිට ගුණාත්මකභාවය සාමාන්යයෙන් PBF ට වඩා පහත් ය.
ඇ. බයින්ඩර් ජෙටින්
බයින්ඩර් ජෙටින් කිරීමේදී, ලෝහ කුඩු "හරිත කොටසක්" සෑදීමට බන්ධකයක් සමඟ බන්ධනය කර ඇති අතර, එය ඝන වීම සඳහා විබන්ධන සහ සින්ටර් කිරීමේ ක්රියාවලියකට භාජනය වේ. මෙම ක්රමය මහා පරිමාණ නිෂ්පාදනය සඳහා වේගවත් හා වඩාත් සුදුසු විය හැකි නමුත් සින්ටර් කිරීමේදී හැකිලීම නිවැරදිව පුරෝකථනය කළ යුතුය.
6. පසු-සැකසීම: අමු කොටස්වල සිට භාවිතයට සූදානම් සංරචක දක්වා
ලෝහ ත්රිමාණ මුද්රණ සාමාන්යයෙන් ක්ෂණික භාවිතය සඳහා සූදානම් නැත. විශේෂයෙන් නිශ්චිත ඉවසීම් සහ යාන්ත්රික ගුණාංග අවශ්ය වන සංරචක සඳහා, පසු-සැකසුම් කිරීම සැමවිටම පාහේ අවශ්ය වේ.
පොදු පසු-සැකසුම් අදියරවලට ඇතුළත් වන්නේ:
– ඉදිකිරීම් තහඩුවෙන් ඉවත් කිරීම: සාමාන්යයෙන් වයර් කැපුම් EDM හෝ යාන්ත්රික කැපීම භාවිතා කිරීම.
– ආධාරක ඉවත් කිරීම: ආධාරකය කපා හෝ බිම දමා, පසුව මතුපිට සුමට කරනු ලැබේ.
– තාප පිරියම් කිරීම: අවශේෂ ආතතීන් අඩු කිරීමට සහ විරූපණය වැළැක්වීමට ආතති සහන වැනි. සමහර ද්රව්ය සඳහා, ද්රාවණ ප්රතිකාර සහ වයස්ගත වීම සිදු කරනු ලැබේ.
– උණුසුම් සමස්ථානික පීඩනය (HIP): ඝනත්වය වැඩි කරන අතර සිදුරු අඩු කරයි, තීරණාත්මක යෙදුම් සඳහා වැදගත් වේ.
– මතුපිට නිමාව: වැලි පිපිරවීම, ඔප දැමීම, වෙඩි තැබීම හෝ ආලේපනය.
– අවසාන යන්ත්රෝපකරණ: සිදුරු, සමුද්දේශ තල හෝ නූල් මත දැඩි ඉවසීම් ලබා ගැනීමට.
පසු-සැකසුම් කිරීම බොහෝ විට මුළු පිරිවැය තීරණය කරන සාධකයක් වන බැවින්, සැලසුම් අවධියේ සිට සැලසුම් කිරීම අත්යවශ්ය වේ.
7. තත්ත්ව පාලනය සහ පරීක්ෂාව
ලෝහ ත්රිමාණ මුද්රණය ඉහළ වටිනාකමක් ඇති සංරචක මත භාවිතා කරන බැවින්, තත්ත්ව පාලනය අත්යවශ්ය අංගයක් බවට පත්වේ. පරීක්ෂණ ක්රමවලට ඇතුළත් විය හැකිය:
- මාන පරීක්ෂාව: CMM (ඛණ්ඩාංක මිනුම් යන්ත්රය) හෝ 3D ස්කෑන් කිරීම.
– විනාශකාරී නොවන පරීක්ෂණ (NDT): අභ්යන්තර ඉරිතැලීම් හෝ සිදුරු හඳුනා ගැනීම සඳහා CT ස්කෑන්, එක්ස් කිරණ, ඩයි විනිවිද යාම සහ අතිධ්වනික.
- යාන්ත්රික පරීක්ෂණ: ගුණාංග පිරිවිතරයන්ට අනුකූල බව සහතික කිරීම සඳහා ආතන්ය, තද බව, බලපෑම සහ තෙහෙට්ටුව.
- ක්රියාවලි අධීක්ෂණය: ක්රියාවලි ස්ථායිතාව සහතික කිරීම සඳහා සමහර යන්ත්ර උණු කිරීමේ තටාක සංවේදක, කැමරා සහ දත්ත ලොග් කිරීම භාවිතා කරයි.
ඇතැම් කර්මාන්තවල, කුඩු කාණ්ඩ, මුද්රණ පරාමිතීන් සහ පසු සැකසුම් පියවර ඇතුළුව ද්රව්ය ලේඛනගත කිරීම සහ සොයා ගැනීමේ හැකියාව ද අනිවාර්ය වේ.
8. ලෝහ සංරචක නිෂ්පාදනයේ වාසි සහ අභියෝග
ලෝහ ත්රිමාණ මුද්රණය වැදගත් වාසි ලබා දෙයි, එනම්:
– අච්චු පිරිවැයකින් තොරව සංකීර්ණ මෝස්තර,
– සංරචක බර අඩු කිරීම (සැහැල්ලු කිරීම),
- අභ්යන්තර ව්යුහ ප්රශස්තිකරණය,
– වේගවත් මූලාකෘතිකරණය සහ අඩු පරිමාවකින් යුත් නිෂ්පාදනය,
- දී ඇති හැඩයක් සඳහා ද්රව්ය කාර්යක්ෂමතාව.
කෙසේ වෙතත්, අභියෝග ද සැබෑ ය:
- යන්ත්රෝපකරණ සහ ද්රව්යවල ඉහළ පිරිවැය,
- සැලකිය යුතු පශ්චාත් සැකසුම් අවශ්යතා,
- සංකීර්ණ තත්ත්ව පාලනය,
- සමහර තාක්ෂණයන්හි ප්රමාණ සීමාවන්,
- විකෘති වීමේ අවදානම සහ අවශේෂ ආතතිය.
එබැවින්, තාක්ෂණ තේරීමේදී යෙදුම් අවශ්යතා, නිෂ්පාදන පරිමාව සහ පිරිවැය ඉලක්ක සැලකිල්ලට ගත යුතුය.
වසා දැමීම
ත්රිමාණ මුද්රණ ශිල්පීය ක්රම භාවිතයෙන් ලෝහ සංරචක නිෂ්පාදනය කිරීමේ ක්රියාවලිය හුදෙක් "ගොනුවකින් මුද්රණය කිරීම" නොව, ඒකාබද්ධ අදියර මාලාවකි: ආකලන නිෂ්පාදනය සඳහා අභිරුචි නිර්මාණය, පරාමිතිය සහ ද්රව්ය නිර්ණය කිරීම, පාලිත මුද්රණ ක්රියාවලීන්, ද්රව්ය ගුණාංග සහ නිරවද්යතාවය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා පසු සැකසුම් කිරීම සහ දැඩි තත්ත්ව පරීක්ෂණ. නිවැරදි යෙදුම සමඟ, ලෝහ ත්රිමාණ මුද්රණය මඟින් සාම්ප්රදායික ක්රම භාවිතයෙන් නිෂ්පාදනය කිරීමට අපහසු හෝ මිල අධික ඉහළ කාර්ය සාධන සංරචක නිපදවිය හැකිය. ඉදිරියට යන විට, මෙම තාක්ෂණය වැඩි වැඩියෙන් බහුලව භාවිතා වනු ඇතැයි අපේක්ෂා කෙරේ, විශේෂයෙන් නිර්මාණ නවෝත්පාදනය සහ නිෂ්පාදන කාර්යක්ෂමතාව ඉල්ලා සිටින අභ්යවකාශ, මෝටර් රථ, වෛද්ය, බලශක්ති සහ නිරවද්ය නිෂ්පාදන අංශවල.
