Laserový paprsek Powder Bed Fusion (PBF-LB)

Laserový paprsek Powder Bed Fusion (PBF-LB) je špičková technologie aditivní výroby, která přináší revoluci v průmyslu. Tento článek se zabývá specifiky PBF-LB, včetně různých používaných kovových prášků, jejich vlastností, aplikací, výhod a nevýhod. Vydejme se na tuto cestu, abychom pochopili složitosti a příležitosti, které PBF-LB představuje.

Přehled fúze práškového lože laserovým paprskem (PBF-LB)

Laser Beam Powder Bed Fusion (PBF-LB) je pokročilá technologie 3D tisku, která využívá vysoce výkonný laser ke spojování částic kovového prášku vrstvu po vrstvě a vytváří složité a přesné kovové díly. Je široce využívána v leteckém, automobilovém, zdravotnickém a dalším high-tech průmyslu.

Modely kovových prášků pro PBF-LB

1. Inconel 718

• Složení: Superslitina na bázi niklu s významným množstvím chromu, železa a niobu.
• Vlastnosti: Vynikající pevnost v tahu, odolnost proti tečení a korozi.
• Aplikace: Turbínových lopatek, leteckých komponentů a jaderných reaktorů.

1. Ti-6Al-4V (slitina titanu)

• Složení: Slitina titanu s hliníkem 6% a vanadem 4%.
• Vlastnosti: Vysoký poměr pevnosti a hmotnosti, biokompatibilita a odolnost proti korozi.
• Aplikace: Lékařské implantáty, letecké komponenty a vysoce výkonné automobilové díly.

1. Nerezová ocel 316L

• Složení: Slitina železa s chromem, niklem a molybdenem.
• Vlastnosti: Vynikající odolnost proti korozi, dobrá svařitelnost a vysoká tažnost.
• Aplikace: Chirurgické nástroje, zařízení pro zpracování chemikálií a námořní aplikace.

1. AlSi10Mg (hliníková slitina)

• Složení: Slitina hliníku s křemíkem a hořčíkem.
• Vlastnosti: Lehký, s vysokou tepelnou vodivostí a dobrými mechanickými vlastnostmi.
• Aplikace: Automobilové díly, letecké součástky a výměníky tepla.

1. CoCr (kobalt-chromová slitina)

• Složení: Slitina kobaltu s významným obsahem chromu.
• Vlastnosti: Vysoká odolnost proti opotřebení, biokompatibilita a dobré mechanické vlastnosti.
• Aplikace: Zubní implantáty, ortopedické implantáty a lopatky turbín.

1. Nástrojová ocel H13

• Složení: Chromová žárovzdorná ocel s molybdenem a vanadem.
• Vlastnosti: Vysoká tvrdost, odolnost proti tepelné únavě a houževnatost.
• Aplikace: Vstřikovací formy, formy pro tlakové lití a vytlačovací nástroje.

1. Měď

• Složení: Čistá měď nebo slitiny mědi.
• Vlastnosti: Vynikající tepelná a elektrická vodivost.
• Aplikace: Chladiče, elektrické komponenty a vodovodní zařízení.

1. Maraging Steel

• Složení: Slitina železa a niklu s kobaltem, molybdenem a titanem.
• Vlastnosti: Velmi vysoká pevnost, houževnatost a dobrá svařitelnost.
• Aplikace: Letecké komponenty, nástroje a vysoce výkonná ozubená kola.

1. Slitina niklu 625

• Složení: Superslitina na bázi niklu s chromem, molybdenem a niobem.
• Vlastnosti: Vynikající odolnost proti korozi a vysoká pevnost.
• Aplikace: Námořní aplikace, chemické zpracování a letecké komponenty.

1. Nerezová ocel 316L
   • Složení: Slitina železa s chromem, niklem a molybdenem.
   • Vlastnosti: Vynikající odolnost proti korozi, dobrá svařitelnost a vysoká tažnost.
   • Aplikace: Chirurgické nástroje, zařízení pro zpracování chemikálií a námořní aplikace.

Tabulka kovových prášků pro PBF-LB

Kovový prášek	Složení	Vlastnosti	Aplikace
Inconel 718	Nikl, chrom, železo, niob	Pevnost v tahu, odolnost proti tečení, odolnost proti korozi	Lopatky turbín, letecký průmysl, jaderné reaktory
Ti-6Al-4V	Titan, hliník, vanad	poměr pevnosti a hmotnosti, biokompatibilita, odolnost proti korozi	Lékařské implantáty, letecký a automobilový průmysl
Nerezová ocel 316L	Železo, chrom, nikl, molybden	Odolnost proti korozi, svařitelnost, tažnost	Chirurgické nástroje, chemická zařízení, lodní
AlSi 10Mg	Hliník, křemík, hořčík	Lehkost, tepelná vodivost, mechanické vlastnosti	Automobilový průmysl, letecký průmysl, výměníky tepla
CoCr	Kobalt, Chrom	Odolnost proti opotřebení, biokompatibilita, mechanické vlastnosti	Zubní implantáty, ortopedické implantáty, lopatky turbín
Nástrojová ocel H13	Chrom, molybden, vanad	Tvrdost, odolnost proti tepelné únavě, houževnatost	Vstřikovací formy, formy na tlakové lití, vytlačovací nástroje
Měď	Čistá měď nebo slitiny mědi	Tepelná a elektrická vodivost	Chladiče, elektrické komponenty, vodovodní armatury
Maraging Steel	Železo, nikl, kobalt, molybden, titan	Velmi vysoká pevnost, houževnatost, svařitelnost	Letecké komponenty, nástroje, vysoce výkonná ozubená kola
Slitina niklu 625	Nikl, chrom, molybden, niob	Odolnost proti korozi, vysoká pevnost	Námořní aplikace, chemické zpracování, letectví a kosmonautika
Nerezová ocel 316L	Železo, chrom, nikl, molybden	Odolnost proti korozi, svařitelnost, tažnost	Chirurgické nástroje, chemická zařízení, lodní

Aplikace z Laserový paprsek Powder Bed Fusion (PBF-LB)

Technologie PBF-LB je velmi univerzální a nachází uplatnění v různých průmyslových odvětvích. Zde je podrobný přehled, kde a jak se tato technologie používá:

Průmysl	Aplikace
Aerospace	Lopatky turbíny, konstrukční součásti, části motoru, palivové trysky
Automobilový průmysl	Součásti motoru, lehké konstrukce, výfukové systémy
Lékařský	Implantáty (zubní, ortopedické), chirurgické nástroje, protetika
Zubní lékařství	Korunky, můstky, zubní implantáty
Nástroje	Vstřikovací formy, formy na tlakové lití, vytlačovací nástroje
Energie	Součásti turbín, výměníky tepla, vrtné nástroje
Obrana	Lehké pancíře, konstrukční součásti, součásti zbraní
Elektronika	Chladiče, pouzdra, konektory
Šperky	Vlastní vzory, složité vzory, vysoce kvalitní povrchová úprava

Výhody fúze práškového lože laserovým paprskem (PBF-LB)

1. Složité geometrie

• Technologie PBF-LB umožňuje vytvářet složité a komplexní geometrie, které by bylo nemožné nebo velmi nákladné vyrobit tradičními výrobními metodami.

1. Efektivita materiálu

• Tato technologie je vysoce materiálově úsporná, protože používá pouze nezbytné množství kovového prášku, čímž minimalizuje množství odpadu a snižuje náklady.

1. Přizpůsobení a flexibilita

• PBF-LB nabízí bezkonkurenční přizpůsobení, takže je ideální pro výrobu dílů na míru podle konkrétních požadavků.

1. Vysoce kvalitní výstup

• Díly vyráběné společností PBF-LB jsou vysoce kvalitní a mají vynikající mechanické vlastnosti, které zajišťují jejich trvanlivost a výkon.

1. Zkrácení doby výroby

• Možnost vyrábět díly přímo z digitálních návrhů výrazně zkracuje dobu od návrhu k výrobě.

Nevýhody fúze práškového lože laserovým paprskem (PBF-LB)

1. Vysoké počáteční náklady

• Náklady na zřízení strojů PBF-LB jsou vysoké, což může být překážkou pro malé a střední podniky.

1. Omezení materiálu

• Ne všechny materiály lze zpracovat pomocí PBF-LB, což v některých případech omezuje jeho použitelnost.

1. Požadavky na následné zpracování

• Díly často vyžadují rozsáhlé následné zpracování, jako je tepelné zpracování a povrchová úprava, což prodlužuje celkovou dobu výroby a zvyšuje náklady.

1. Problémy při manipulaci s práškem

• Manipulace s kovovými prášky a jejich recyklace může být náročná a vyžaduje přísné bezpečnostní protokoly, aby se zabránilo kontaminaci a ohrožení zdraví.

Specifikace a normy pro PBF-LB

Při práci se společností PBF-LB je nezbytné dodržovat specifické normy a specifikace, aby byla zajištěna kvalita a konzistence. Zde se podívejte na některé klíčové parametry:

Specifikace	Podrobnosti
Tloušťka vrstvy	Obvykle se pohybuje v rozmezí 20 až 100 mikronů.
Výkon laseru	Od 200 do 1000 wattů
Objem sestavení	Záleží na stroji, běžně 250x250x300 mm až 400x400x400 mm.
Hustota materiálu	Dosažitelná hustota téměř 100%
Drsnost povrchu	Obvykle vyžaduje následné zpracování pro hladký povrch.
Normy	ASTM F2924 (Ti-6Al-4V), ASTM F3055 (Inconel 625), ASTM F3184 (CoCr)

Podrobnosti o dodavatelích a cenách

Pro získání vysoce kvalitních kovových prášků a strojů PBF-LB je zásadní výběr správného dodavatele. Zde je seznam významných dodavatelů a orientační ceny:

Dodavatel	produkty	Ceny (přibližně)
EOS	Kovové prášky, stroje PBF-LB	Kovové prášky: Stroje: $300-600/kg, Stroje: $200,000+
Řešení SLM	Kovové prášky, stroje PBF-LB	Kovové prášky: Stroje: $250-500/kg, Stroje: $250,000+
Renishaw	Kovové prášky, stroje PBF-LB	Kovové prášky: Stroje: $200-550/kg, Stroje: $300,000+
Přísady GE	Kovové prášky, stroje PBF-LB	Kovové prášky: Stroje: $350-700/kg, Stroje: $500,000+
Přísada pro tesaře	Kovové prášky	Kovové prášky: $400-800/kg
Technologie povrchů Praxair	Kovové prášky	Kovové prášky: $300-600/kg
Sandvik	Kovové prášky	Kovové prášky: $350-650/kg
Höganäs	Kovové prášky	Kovové prášky: $250-500/kg
3D Systems	Kovové prášky, stroje PBF-LB	Kovové prášky: Stroje: $300-600/kg, Stroje: $350,000+
Materialise	Kovové prášky, stroje PBF-LB	Kovové prášky: Stroje: $250-550/kg: $250,000+

Srovnání výhod a nevýhod

Výhody Laserový paprsek Powder Bed Fusion (PBF-LB)

1. Flexibilita designu

• Vytvářejte složité tvary, které nejsou možné při tradiční výrobě.

1. Efektivita materiálu

• Minimalizujte množství odpadu použitím pouze potřebného množství prášku.

1. Přizpůsobení

• Snadná výroba zakázkových dílů na míru konkrétním potřebám.

1. Vysoce kvalitní díly

• Dosahují vynikajících mechanických vlastností a vysoké přesnosti.

Nevýhody laserové fúze v práškovém loži (PBF-LB)

1. Vysoké náklady

• Drahé počáteční náklady na instalaci a materiál.

1. Omezení materiálu

• Ne všechny materiály jsou vhodné pro PBF-LB.

1. Následné zpracování

• Díly často vyžadují výrazné následné zpracování.

1. Manipulace s práškem

• Vyžaduje opatrné zacházení a bezpečnostní opatření.

FAQ

Otázka	Odpovědět
Co je PBF-LB?	PBF-LB je technologie 3D tisku, která využívá laser ke spojování kovového prášku vrstvu po vrstvě a vytváří tak kovové díly.
Jaké materiály lze použít v PBF-LB?	Mezi běžné materiály patří Inconel 718, Ti-6Al-4V, nerezová ocel 316L, AlSi10Mg, CoCr, nástrojová ocel H13, měď, maraging ocel a slitina niklu 625.
Jaká odvětví používají PBF-LB?	PBF-LB se používá v leteckém, automobilovém, lékařském, zubním, nástrojářském, energetickém, obranném, elektronickém a šperkařském průmyslu.
Jaké jsou výhody PBF-LB?	Mezi výhody patří možnost vytvářet složité geometrie, vysoká efektivita využití materiálu, možnosti přizpůsobení a vysoce kvalitní díly.
Jaká jsou omezení PBF-LB?	Mezi omezení patří vysoké počáteční náklady, omezení materiálu, nutnost následného zpracování a problémy při manipulaci s práškem.
Jak si PBF-LB vede ve srovnání s tradičními metodami?	PBF-LB nabízí větší flexibilitu konstrukce a efektivitu materiálu, ale ve srovnání s tradičními metodami je spojena s vyššími náklady a vyžaduje následné zpracování.
Jaká je typická tloušťka vrstvy v PBF-LB?	Typická tloušťka vrstvy se pohybuje od 20 do 100 mikronů.
Existují normy pro materiály PBF-LB?	Ano, normy zahrnují ASTM F2924 pro Ti-6Al-4V, ASTM F3055 pro Inconel 625 a ASTM F3184 pro CoCr.
Jaké následné zpracování je nutné?	Mezi běžné kroky následného zpracování patří tepelné zpracování, povrchová úprava a obrábění pro dosažení požadovaných vlastností a povrchové úpravy.
Jak vybrat dodavatele materiálů PBF-LB?	Hledejte renomované dodavatele, kteří nabízejí vysoce kvalitní materiály a stroje PBF-LB, s ohledem na faktory, jako jsou ceny, dostupnost a služby podpory.

Závěr

Laser Beam Powder Bed Fusion (PBF-LB) je transformační technologie v oblasti aditivní výroby. Díky své schopnosti vyrábět vysoce komplexní, zakázkové díly s vynikajícími vlastnostmi materiálu je oblíbená v odvětvích vyžadujících přesnost a výkon. Vysoké počáteční náklady a požadavky na následné zpracování však představují pozoruhodné výzvy. S rozvojem technologie můžeme očekávat další zlepšení efektivity, materiálových možností a celkové dostupnosti, což otevírá cestu k ještě širšímu rozšíření.

Neváhejte se ponořit hlouběji do jednotlivých oddílů a prozkoumat uvedené tabulky, abyste pochopili specifika PBF-LB a jeho přínos pro různé aplikace. Ať už jste konstruktér, projektant nebo výrobce, pochopení PBF-LB je nezbytné pro využití jeho plného potenciálu ve vašich projektech.

znát více procesů 3D tisku