Lắng đọng năng lượng định hướng (DED/LMD)

Cách hoạt động

1. 1

   Làm chảy một vũng nhỏ. Một chùm laser hội tụ, thường từ hàng trăm oát đến vài kilô oát, làm chảy một điểm trên chi tiết. Vũng chảy này (vũng kim loại lỏng nhỏ) rộng vài milimet.

2. 2

   Thổi bột vào. Các vòi quanh chùm tia thổi bột kim loại mịn vào vũng. Argon (khí trơ) mang bột và che chắn kim loại nóng khỏi không khí.

3. 3

   Để đường đắp đông lại. Bột chảy vào vũng. Khi đầu phun di chuyển tiếp, kim loại phía sau nguội trong một phần giây thành một đường đắp (rãnh kim loại mới nổi lên).

4. 4

   Vẽ lớp, rồi nâng lên. Một robot hoặc máy 5 trục (máy có thể nghiêng và xoay chi tiết) dẫn đầu phun theo đường đi của từng lớp. Sau đó nó nâng lên một lớp và lặp lại.

5. 5

   Gia công đến kích thước. Bề mặt ra gợn sóng và hơi quá cỡ, nên chi tiết được phay hoặc mài đến hình dạng cuối. Với sửa chữa, việc này khôi phục đường viền ban đầu.

Thông số chính

Vật liệu

Kim loại hàn được: hợp kim titan, siêu hợp kim niken (hợp kim chịu nhiệt cho động cơ phản lực), thép không gỉ và thép dụng cụ, hợp kim côban và đồng. Trộn hai loại bột có thể chuyển dần từ kim loại này sang kim loại khác

Chi tiết thường gặp

Cánh tuabin, trục và khuôn đã sửa; lớp phủ chịu mài mòn; chi tiết thêm vào bộ phận có sẵn; phôi gần thành phẩm (gần hình dạng cuối, chỉ cần gia công nhẹ)

Kích thước chi tiết

Từ vài milimet sửa chữa đến chi tiết hơn 1 m, bị giới hạn bởi tầm với của robot hoặc máy

Độ chính xác

Khoảng ±0,5 mm khi mới đắp; gia công cuối đưa về khoảng ±0,05 mm

Bề mặt hoàn thiện

Thô và gợn sóng khi mới đắp; chỉ nhẵn sau khi gia công

Số lượng phù hợp

Đơn chiếc, sửa chữa và lô nhỏ

Chi phí khuôn dụng cụ và máy

Không cần khuôn dụng cụ. Hệ thống laser công nghiệp thường tốn vài trăm nghìn đến hơn một triệu đô la

Tốc độ

Thường khoảng 0,1–2 kg kim loại mỗi giờ: nhanh hơn nung chảy lớp bột, chậm hơn WAAM

Ưu điểm và hạn chế

Ứng dụng

• Hàng không vũ trụSửa đầu cánh tuabin và blisk (đĩa cánh liền khối); phôi titan
• Phát điệnPhục hồi chi tiết tuabin và bơm bị mòn
• Dầu khíLớp ốp chịu mài mòn và ăn mòn trên dụng cụ khoan và van
• Dụng cụSửa chữa và chỉnh sửa khuôn thay vì thay mới
• Công nghiệp nặngPhục hồi trục, con lăn và bánh răng bị mòn

Cách nhận biết

• Các gợn mịn, song song trên bề mặt, mỗi gợn ứng với một đường đắp do một lượt đi của đầu phun.
• Một đường ranh nơi kim loại mới gặp chi tiết gốc, thấy được trên mặt cắt hoặc bề mặt đã đánh bóng.
• Các mặt đã gia công nằm ngay cạnh các mặt thô, gợn sóng trên cùng một chi tiết.
• Thành dày với các mép tròn, hình đường đắp thay vì góc nhọn.

So sánh với

Xem video

From Repairing Parts to Building Rockets! Understanding DED 3D Printing | 3D Explained | 3Dnatives

3Dnatives · Chuyến tham quan hai phút cho người mới về DED, vật liệu và công dụng của nó

What Is Directed Energy Deposition?

AM Media | The Cool Parts Show · Một chuyên gia so sánh cấp bột và cấp dây và giải thích vì sao đầu 5 trục không cần giá đỡ

Vision-Guided 3D Printing for Aircraft Blade Repair

AM Media | The Cool Parts Show · Công việc sửa chữa thực tế: kim loại mới đắp lên đầu cánh bị mòn

3D Metal Fabrication: Meltio 3D's Laser Metal Deposition Technology - AMUG 2023

Vision Miner · Phiên bản cấp dây của lắng đọng laser đang làm việc

Xem ảnh thật

• Wikipedia: Lắng đọng năng lượng định hướng — cách các phiên bản cấp bột và cấp dây hoạt động; ít ảnh
• Tìm ảnh trên Wikimedia Commons