ការអនុវត្តបច្ចេកវិជ្ជាកែទម្រង់ធ្នឹមក្នុងការផលិតសារធាតុបន្ថែមឡាស៊ែរដែក

បច្ចេកវិទ្យាការផលិតសារធាតុបន្ថែមឡាស៊ែរ (AM) ជាមួយនឹងគុណសម្បត្តិនៃភាពត្រឹមត្រូវនៃការផលិតខ្ពស់ ភាពបត់បែនខ្លាំង និងកម្រិតខ្ពស់នៃស្វ័យប្រវត្តិកម្ម ត្រូវបានគេប្រើយ៉ាងទូលំទូលាយក្នុងការផលិតគ្រឿងបន្លាស់សំខាន់ៗក្នុងវិស័យដូចជា រថយន្ត វេជ្ជសាស្ត្រ អវកាសជាដើម (ដូចជា រ៉ុក្កែត ក្បាលប្រេង តង្កៀបអង់តែនផ្កាយរណប ការផ្សាំមនុស្ស។ល។)។ បច្ចេកវិទ្យានេះអាចធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងយ៉ាងខ្លាំងនូវដំណើរការរួមបញ្ចូលគ្នានៃផ្នែកដែលបានបោះពុម្ពតាមរយៈការផលិតរួមបញ្ចូលគ្នានៃរចនាសម្ព័ន្ធសម្ភារៈ និងការអនុវត្ត។ នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ បច្ចេកវិទ្យានៃការផលិតសារធាតុបន្ថែមឡាស៊ែរ ជាទូទៅទទួលយកធ្នឹម Gaussian ដែលផ្តោតលើការចែកចាយថាមពលកណ្តាលខ្ពស់ និងគែមទាប។ ទោះបីជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ជារឿយៗវាបង្កើតជម្រាលកម្ដៅខ្ពស់នៅក្នុងការរលាយ ដែលនាំទៅដល់ការបង្កើតរន្ធញើស និងគ្រាប់ធញ្ញជាតិជាបន្តបន្ទាប់។ បច្ចេកវិទ្យាកែទម្រង់ Beam គឺជាវិធីសាស្រ្តថ្មីមួយដើម្បីដោះស្រាយបញ្ហានេះ ដែលធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវប្រសិទ្ធភាព និងគុណភាពនៃការបោះពុម្ពដោយការកែសម្រួលការចែកចាយថាមពលឡាស៊ែរ។

បើប្រៀបធៀបជាមួយនឹងការដកបែបប្រពៃណី និងការផលិតសមមូល បច្ចេកវិទ្យានៃការផលិតសារធាតុបន្ថែមលោហៈមានគុណសម្បត្តិដូចជារយៈពេលនៃវដ្តផលិតកម្មខ្លី ភាពត្រឹមត្រូវនៃដំណើរការខ្ពស់ អត្រាប្រើប្រាស់សម្ភារៈខ្ពស់ និងដំណើរការល្អនៃផ្នែកទាំងមូល។ ដូច្នេះ បច្ចេកវិជ្ជាផលិតសារធាតុបន្ថែមលោហធាតុត្រូវបានប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយនៅក្នុងឧស្សាហកម្មដូចជា លំហអាកាស អាវុធ និងឧបករណ៍ ថាមពលនុយក្លេអ៊ែរ ជីវឱសថ និងរថយន្ត។ ដោយផ្អែកលើគោលការណ៍នៃការដាក់ជង់ដាច់ដោយឡែក ការផលិតសារធាតុបន្ថែមលោហៈប្រើប្រាស់ប្រភពថាមពល (ដូចជាឡាស៊ែរ ធ្នូ ឬធ្នឹមអេឡិចត្រុង) ដើម្បីរលាយម្សៅ ឬខ្សែ ហើយបន្ទាប់មកជង់ពួកវាជាស្រទាប់ៗ ដើម្បីផលិតសមាសធាតុគោលដៅ។ បច្ចេកវិទ្យានេះមានគុណសម្បត្តិយ៉ាងសំខាន់ក្នុងការផលិតដុំតូចៗ រចនាសម្ព័ន្ធស្មុគស្មាញ ឬផ្នែកផ្ទាល់ខ្លួន។ សម្ភារៈដែលមិនអាចមាន ឬពិបាកកែច្នៃដោយប្រើបច្ចេកទេសបុរាណក៏សមរម្យសម្រាប់ការរៀបចំដោយប្រើវិធីសាស្ត្រផលិតបន្ថែម។ ដោយសារគុណសម្បត្តិខាងលើ បច្ចេកវិជ្ជាផលិតបន្ថែមបានទាក់ទាញការចាប់អារម្មណ៍យ៉ាងទូលំទូលាយពីអ្នកប្រាជ្ញទាំងក្នុង និងក្រៅប្រទេស។ ក្នុងរយៈពេលប៉ុន្មានទសវត្សរ៍កន្លងមកនេះ បច្ចេកវិទ្យាផលិតកម្មបន្ថែមមានការរីកចម្រើនយ៉ាងឆាប់រហ័ស។ ដោយសារតែស្វ័យប្រវត្តិកម្ម និងភាពបត់បែននៃឧបករណ៍ផលិតសារធាតុបន្ថែមឡាស៊ែរ ក៏ដូចជាគុណសម្បត្តិដ៏ទូលំទូលាយនៃដង់ស៊ីតេថាមពលឡាស៊ែរខ្ពស់ និងភាពត្រឹមត្រូវនៃដំណើរការខ្ពស់ បច្ចេកវិទ្យាផលិតសារធាតុបន្ថែមឡាស៊ែរបានអភិវឌ្ឍលឿនបំផុតក្នុងចំណោមបច្ចេកវិទ្យាផលិតសារធាតុបន្ថែមលោហៈទាំងបីដែលបានរៀបរាប់ខាងលើ។

បច្ចេកវិជ្ជាផលិតបន្ថែមលោហធាតុឡាស៊ែរអាចត្រូវបានបែងចែកបន្ថែមទៀតទៅជា LPBF និង DED ។ រូបភាពទី 1 បង្ហាញពីដ្យាក្រាមគ្រោងការណ៍ធម្មតានៃដំណើរការ LPBF និង DED ។ ដំណើរការ LPBF ដែលត្រូវបានគេស្គាល់ផងដែរថាជា Selective Laser Melting (SLM) អាចផលិតសមាសធាតុលោហៈដ៏ស្មុគស្មាញដោយការស្កែនកាំរស្មីឡាស៊ែរដែលមានថាមពលខ្ពស់តាមបណ្តោយផ្លូវថេរនៅលើផ្ទៃម្សៅ។ បនា្ទាប់មកម្សៅរលាយនិងរឹងស្រទាប់ដោយស្រទាប់។ ដំណើរការ DED រួមបញ្ចូលជាចម្បងនូវដំណើរការបោះពុម្ពចំនួនពីរ៖ ការរលាយឡាស៊ែរ និងការផលិតបន្ថែមការចិញ្ចឹមខ្សែឡាស៊ែរ។ បច្ចេកវិជ្ជាទាំងពីរនេះអាចផលិត និងជួសជុលផ្នែកដែកដោយផ្ទាល់ដោយការបញ្ចូនម្សៅដែក ឬខ្សែ។ បើប្រៀបធៀបទៅនឹង LPBF DED មានផលិតភាពខ្ពស់ជាង និងតំបន់ផលិតកម្មធំជាង។ លើសពីនេះ វិធីសាស្រ្តនេះក៏អាចរៀបចំសម្ភារៈសមាសធាតុ និងសម្ភារៈដែលធ្វើចំណាត់ថ្នាក់បានយ៉ាងងាយស្រួលផងដែរ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ គុណភាពផ្ទៃនៃផ្នែកដែលបោះពុម្ពដោយ DED តែងតែអន់ ហើយការដំណើរការជាបន្តបន្ទាប់គឺចាំបាច់ដើម្បីកែលម្អភាពត្រឹមត្រូវនៃវិមាត្រនៃសមាសធាតុគោលដៅ។

នៅក្នុងដំណើរការផលិតសារធាតុបន្ថែមឡាស៊ែរបច្ចុប្បន្ន ធ្នឹម Gaussian ដែលផ្តោតជាធម្មតាគឺជាប្រភពថាមពល។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយដោយសារតែការចែកចាយថាមពលតែមួយគត់របស់វា (កណ្តាលខ្ពស់គែមទាប) វាទំនងជាបណ្តាលឱ្យមានជម្រាលកំដៅខ្ពស់និងអស្ថេរភាពនៃអាងរលាយ។ នាំឱ្យគុណភាពនៃផ្នែកបោះពុម្ពអន់ថយ។ លើសពីនេះ ប្រសិនបើសីតុណ្ហភាពកណ្តាលនៃអាងរលាយខ្ពស់ពេក វានឹងធ្វើឱ្យធាតុលោហៈដែលមានចំណុចរលាយទាបមានចំហាយទឹក ដែលធ្វើអោយអស្ថិរភាពនៃដំណើរការ LBPF កាន់តែធ្ងន់ធ្ងរ។ ដូច្នេះជាមួយនឹងការកើនឡើងនៃ porosity លក្ខណៈសម្បត្តិមេកានិចនិងជីវិតអស់កម្លាំងនៃផ្នែកដែលបានបោះពុម្ពត្រូវបានកាត់បន្ថយយ៉ាងខ្លាំង។ ការចែកចាយថាមពលមិនស្មើគ្នានៃធ្នឹម Gaussian ក៏នាំឱ្យមានប្រសិទ្ធភាពនៃការប្រើប្រាស់ថាមពលឡាស៊ែរទាប និងការខ្ជះខ្ជាយថាមពលច្រើនពេក។ ដើម្បីសម្រេចបាននូវគុណភាពបោះពុម្ពកាន់តែប្រសើរ អ្នកប្រាជ្ញបានចាប់ផ្តើមស្វែងរកសំណងសម្រាប់ពិការភាពនៃធ្នឹម Gaussian ដោយកែប្រែប៉ារ៉ាម៉ែត្រដំណើរការដូចជាថាមពលឡាស៊ែរ ល្បឿនស្កេន កម្រាស់ស្រទាប់ម្សៅ និងយុទ្ធសាស្ត្រស្កែន ដើម្បីគ្រប់គ្រងលទ្ធភាពនៃការបញ្ចូលថាមពល។ ដោយសារតែបង្អួចដំណើរការតូចចង្អៀតបំផុតនៃវិធីសាស្ត្រនេះ ការកំណត់រាងកាយថេរកំណត់លទ្ធភាពនៃការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពបន្ថែមទៀត។ ជាឧទាហរណ៍ ការបង្កើនថាមពលឡាស៊ែរ និងល្បឿនស្កែនអាចសម្រេចបាននូវប្រសិទ្ធភាពផលិតកម្មខ្ពស់ ប៉ុន្តែជារឿយៗមកជាមួយតម្លៃនៃការលះបង់គុណភាពបោះពុម្ព។ ក្នុងរយៈពេលប៉ុន្មានឆ្នាំចុងក្រោយនេះ ការផ្លាស់ប្តូរការចែកចាយថាមពលឡាស៊ែរតាមរយៈយុទ្ធសាស្ត្របង្កើតរូបភាពអាចធ្វើអោយប្រសើរឡើងយ៉ាងខ្លាំងនូវប្រសិទ្ធភាពផលិតកម្ម និងគុណភាពនៃការបោះពុម្ព ដែលអាចក្លាយជាទិសដៅអភិវឌ្ឍន៍នាពេលអនាគតនៃបច្ចេកវិទ្យាផលិតសារធាតុបន្ថែមឡាស៊ែរ។ បច្ចេកវិជ្ជាបង្កើតទម្រង់ធ្នឹម ជាទូទៅសំដៅលើការកែតម្រូវការចែកចាយរលកខាងមុខនៃធ្នឹមបញ្ចូល ដើម្បីទទួលបានការចែកចាយអាំងតង់ស៊ីតេដែលចង់បាន និងលក្ខណៈនៃការសាយភាយ។ ការអនុវត្តបច្ចេកវិជ្ជាកែទម្រង់ធ្នឹមនៅក្នុងបច្ចេកវិជ្ជាផលិតបន្ថែមលោហៈត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 2 ។

ការអនុវត្តបច្ចេកវិជ្ជាកែទម្រង់ធ្នឹមក្នុងការផលិតសារធាតុបន្ថែមឡាស៊ែរ

គុណវិបត្តិនៃការបោះពុម្ពតាមធ្នឹម Gaussian ប្រពៃណី

នៅក្នុងបច្ចេកវិជ្ជាផលិតបន្ថែមឡាស៊ែរដែក ការចែកចាយថាមពលនៃកាំរស្មីឡាស៊ែរមានឥទ្ធិពលយ៉ាងសំខាន់ទៅលើគុណភាពនៃផ្នែកដែលបានបោះពុម្ព។ ទោះបីជាធ្នឹម Gaussian ត្រូវបានប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយនៅក្នុងឧបករណ៍ផលិតសារធាតុបន្ថែមឡាស៊ែរដែកក៏ដោយ ក៏ពួកគេទទួលរងនូវគុណវិបត្តិយ៉ាងធ្ងន់ធ្ងរដូចជាគុណភាពបោះពុម្ពមិនស្ថិតស្ថេរ ការប្រើប្រាស់ថាមពលទាប និងបង្អួចដំណើរការតូចចង្អៀតនៅក្នុងដំណើរការផលិតសារធាតុបន្ថែម។ ក្នុងចំនោមពួកគេដំណើរការនៃការរលាយនៃម្សៅនិងថាមវន្តនៃអាងរលាយក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការបន្ថែមឡាស៊ែរដែកត្រូវបានទាក់ទងយ៉ាងជិតស្និទ្ធទៅនឹងកម្រាស់នៃស្រទាប់ម្សៅ។ ដោយសារតែវត្តមាននៃការប្រឡាក់ម្សៅ និងតំបន់សំណឹក កម្រាស់ពិតនៃស្រទាប់ម្សៅគឺខ្ពស់ជាងការរំពឹងទុកតាមទ្រឹស្តី។ ទីពីរ ជួរឈរចំហុយបណ្តាលឱ្យបែកខ្ទេចខ្ទីពីខាងក្រោយ។ ចំហាយលោហធាតុបុកនឹងជញ្ជាំងខាងក្រោយ ដើម្បីបង្កើតជាស្នាមប្រេះ ដែលត្រូវបានបាញ់នៅតាមជញ្ជាំងខាងមុខកាត់កែងទៅនឹងផ្ទៃប៉ោងនៃអាងដែលរលាយ (ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 3)។ ដោយសារតែអន្តរកម្មដ៏ស្មុគស្មាញរវាងកាំរស្មីឡាស៊ែរ និងការប្រេះស្រាំ ការហៀរចេញអាចប៉ះពាល់យ៉ាងធ្ងន់ធ្ងរដល់គុណភាពបោះពុម្ពនៃស្រទាប់ម្សៅជាបន្តបន្ទាប់។ លើសពីនេះ ការបង្កើតរន្ធគ្រាប់ចុចនៅក្នុងអាងរលាយក៏ប៉ះពាល់យ៉ាងធ្ងន់ធ្ងរដល់គុណភាពនៃផ្នែកដែលបានបោះពុម្ពផងដែរ។ រន្ធ​ញើស​ខាងក្នុង​នៃ​ដុំ​បោះពុម្ព​គឺ​បណ្តាល​មក​ពី​រន្ធ​ចាក់សោ​មិន​ស្ថិតស្ថេរ​។

យន្តការនៃការបង្កើតពិការភាពនៅក្នុងបច្ចេកវិទ្យាទម្រង់ធ្នឹម

បច្ចេកវិទ្យាកែទម្រង់ធ្នឹមអាចសម្រេចបាននូវការកែលម្អការអនុវត្តនៅក្នុងវិមាត្រជាច្រើនក្នុងពេលដំណាលគ្នា ដែលខុសពីធ្នឹម Gaussian ដែលធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវការអនុវត្តក្នុងវិមាត្រមួយដោយចំណាយលើការលះបង់វិមាត្រផ្សេងទៀត។ បច្ចេកវិជ្ជាបង្កើតទម្រង់ធ្នឹមអាចកែតម្រូវការចែកចាយសីតុណ្ហភាព និងលក្ខណៈលំហូរនៃអាងរលាយបានយ៉ាងត្រឹមត្រូវ។ តាមរយៈការគ្រប់គ្រងការចែកចាយថាមពលឡាស៊ែរ អាងរលាយដែលមានស្ថេរភាពជាមួយនឹងជម្រាលសីតុណ្ហភាពតូចមួយត្រូវបានទទួល។ ការចែកចាយថាមពលឡាស៊ែរសមស្របមានអត្ថប្រយោជន៍សម្រាប់ការទប់ស្កាត់ភាពផុយស្រួយ និងចំណុចខ្វះខាត និងការកែលម្អគុណភាពនៃការបោះពុម្ពឡាស៊ែរលើផ្នែកលោហៈ។ វាអាចសម្រេចបាននូវភាពប្រសើរឡើងផ្សេងៗនៃប្រសិទ្ធភាពផលិតកម្ម និងការប្រើប្រាស់ម្សៅ។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ បច្ចេកវិទ្យាកែទម្រង់ធ្នឹមផ្តល់ឱ្យយើងនូវយុទ្ធសាស្ត្រកែច្នៃកាន់តែច្រើន ដោយរំដោះយ៉ាងខ្លាំងនូវសេរីភាពនៃការរចនាដំណើរការ ដែលជាការវិវឌ្ឍបដិវត្តន៍នៅក្នុងបច្ចេកវិទ្យាផលិតសារធាតុបន្ថែមឡាស៊ែរ។