マルチレーザービーム3Dプリンティングシステムの開発状況と課題

マルチビームレーザー3Dプリントシステムは、シングルレーザーSLMおよびSLSプリンターとは異なる新しいタイプの粉末床レーザー成形装置であり、高効率、大規模、バッチ製造のための金属およびポリマー粉末材料の新世代成形技術であり、粉末床レーザー成形技術の発展における新しいトレンドです。マルチレーザービーム加工の現状と課題を見てみましょう。

画像: EOS M400 4ビームレーザーシステム
印刷サイズ拡大、大型パーツ一体成型<br /> マルチレーザー印刷システムは、生産効率と製品サイズの観点から、3D 印刷技術の現在の限界を打ち破るものとして位置付けられています。現在、マルチビームマシンには、デュアルビーム、トリプルビーム、クアッドビームマシンがあります。デュアルビームマシンには、Farsoon が新しくリリースした HT1001P 大型ナイロンマシン、FS421M 金属マシン、SLM ソリューション SLM280 が含まれ、クアッドビームマシンには、EOS M400、SLM ソリューション SLM 500、BLT-S500 が含まれます。

例えば、Farsoon HT1001Pの印刷サイズは1000×500×450mmに達し、大型製品の一体成形や小型製品の大量生産を実現できます。

Hushu HT1001Pの超大型成形シリンダー

効率が大幅に向上しました<br /> 簡単に言えば、クアッドレーザーシステムとは、4 つの部品を同時に印刷できるシステムです。シングルレーザーシステムと比較すると、印刷前の複数の準備時間が大幅に短縮されます。粉末の配置ストロークが長く、印刷する部品の数が多いにもかかわらず、4 つのレーザーを同時に印刷することで 1 つの層に費やされる時間は長くなりません。

SLM 500 4ビームレーザーシステム

EOS M400 には 4 つの 400W レーザーが搭載されており、それぞれが 250×250mm の造形領域 (50mm のオーバーラップ) を担当し、400×400×400mm の造形サイズで 4 つの部品を同時に製造できるため、単一のレーザーシステムよりも 4 倍の効率を実現しています。 SLM Solutions の SLM 500 は、造形サイズが 500×280×365mm で、デュアルレーザーシステム SLM280 と比較して処理効率が約 90% 向上しています。

M400 4レーザーゾーン3Dプリント

SLM 500 大型部品クワッドレーザー統合成形

生産効率の向上<br /> 成形スペースの拡大は、1 台の装置で複数の装置の処理タスクを一度に完了できることを意味します。これにより、大手メーカーの場合、購入装置数、装置コスト、人員維持コスト、装置スペースコストを削減できます。

1 M400 ≒ 4 M290

1 SLM 500≈4 SLM 125≈2 SLM 280

課題マルチレーザーシステムは、部品の大型化や大量生産が可能になるだけでなく、多くの技術的課題も伴います。

課題 1. クアッドレーザープリンターには 4 つの光学系が必要です。4 つのレーザーとガルバノメーターシステムはスムーズに連携し、ビームと電力の安定性を確保し、コンポーネントの完璧なシームレスな接合を実現する必要があります。

課題 2. 4 つのレーザーを同時に実行すると、熱場が均一かどうか、1 つの部品が損傷した場合に他の部品の印刷に影響を与えないようにする方法など、印刷に関する問題が増える可能性があります。

課題 3: 4 つの部品は同じパフォーマンスを実現できますか? 部品ごとに異なる制御戦略を使用できますか?

課題 4. 成形スペースの拡大により、印刷プロセス中の煙やほこりの除去が必然的に難しくなります。プリンターは一貫したプロセスガス管理を実現できますか?

処理中の粉塵問題

課題 5. 粉末床とさまざまなパラメータをリアルタイムで検出し、フィードバックを提供することは可能ですか?

概要<br /> 現在、設備メーカーや大手顧客は小ロット生産に満足しなくなっています。印刷サイズの拡大、印刷効率の向上、設備購入コストのさらなる削減、そして全体的な利益の増加が、大手メーカーが目指す目標です。

マルチビームは、粉末床レーザー成形技術における新たなトレンドとなり、1つは大型部品の製造、もう1つはバッチ製造の実現です。新しいマルチレーザービーム装置の研究開発は、装置メーカー間の競争の焦点となっている。効率向上のため、ナイロン機でも金属プリンターでも、内部シリンダー交換や自動密閉ふるい粉供給などの中断のない生産も新たな技術形態として反映されます。複数のレーザービームへのトレンドの背後には、広範な監視機能、制御機能、信頼性の高い印刷プロセスが、高いプロセス安定性と部品品質を確保するための鍵となっています。

出典: 3D Printing Technology Reference、3D Science Valley 部分調整

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