マルチレーザー同軸複合金属3Dプリント技術であるCMLハイブリッドは、DED機能の限界を広げ、最先端の科学研究をサポートします。

2024年4月28日、エニグマのCMLハイブリッド技術が第8回全国積層造形若手科学者フォーラムで正式に発表されました。

同軸マルチレーザーハイブリッド技術（CML ハイブリッドとも呼ばれます）。 CML-Hybrid-1500DF-ARCマルチレーザーアーク同軸複合ハードウェアシステムはこの技術を採用しています。独立して制御できる6つのレーザーモジュール、複合アーク熱源、6方向の粉末とワイヤの供給、および双方向のシールドガスを通じて、多波長レーザー複合、レーザーアーク複合、ワイヤ粉末複合、シールドガス複合を含む4重複合技術を実現します。可変成分傾斜材料、インサイチュ合金化添加剤、高スループット材料調製、微細構造制御など、DED技術の最先端の研究方向に適しています。同時に、添加剤材料の互換性、添加剤効率、コンポーネントの精度、パフォーマンス、複雑さの向上など、DED技術のエンジニアリングアプリケーションのニーズを満たすことができます。これは、DED技術の集大成です。

詳細については、「国内のギャップを埋めるために、NUST と Inigma がマルチビーム統合シルケット同軸レーザー方向性エネルギー堆積技術を共同開発」を参照してください。

独立して制御可能なシルクパウダーの共供給とデュアルパス保護ガス配合は、可変成分傾斜材料、インサイチュ合金添加剤、高スループット材料調製、微細構造制御などのDED研究の方向性を前進させるのに役立ちます。

CML-Hybrid-1500DF-ARC は、ワイヤ供給と 6 つの完全に独立した粉末供給パスを組み合わせて、積層造形におけるワイヤと粉末の同時供給を実現します。複数の粉末供給装置を同時に接続でき、粉末供給パラメータは互いに独立しているため、インサイチュ合金添加物と自由度の高い材料比率調整を効果的に実現できます。可変成分傾斜材料、ナノ粒子強化材料などの材料の迅速な製造に使用できるほか、新材料開発の高スループット調製ニーズにも応えます。

同時に、シルクパウダー送達技術には明らかな利点があります。
1. 高スループットの材料調製
2. 効率性と柔軟性のバランスをとる。
3. プロセスフローが短縮されます。

CML-Hybrid-1500DF-ARCは、独立した内部および外部のデュアルガス回路を設定することで、保護ガスの配合を実現します。内部ガス回路と外部ガス回路は構造と制御が完全に独立しているため、積層造形中に雰囲気保護に異なるガスを使用でき、ガス流量を独立して調整できます。内部ガス回路は溶融池領域に焦点を当て、外部ガス回路はより広い範囲の作用を持ちます。異なるガスを選択して、特殊なプロセス効果を実現できます。

たとえば、外部ガス経路を通じて液体窒素を堆積層に送り込むことで、非平衡急速凝固プロセスを実現できます。液体窒素を用いて基板の温度を制御して強制冷却し、レーザーの高出力密度と組み合わせて熱影響部の影響を低減することで、過冷却度が高まり、合金溶融物の核生成と急速な成長が促進され、材料特性が向上します。

△出典：液体窒素冷却条件下でのレーザー急速溶融中のNi-28wt%Sn合金の微細構造の変化、西北工科大学凝固技術国家重点実験室のCao Yongqing、Lin Xinら
独立して制御可能な多波長レーザーコンパウンドとレーザーアークコンパウンドは、添加剤の材料適合性、添加剤の効率、コンポーネントの精度、パフォーマンス、複雑さの改善など、DED技術のエンジニアリングアプリケーション要件を満たします。

関連するプロセス研究によると、レーザー-MIG複合熱源では、レーザー照射によってアークが圧縮・集中して伝導チャネルが形成され、アークと液滴の遷移を安定させる効果があることが分かっています。また、アークの加熱効果によってワークピースのレーザー吸収率がさらに高まり、部品の性能が向上します。

CML-Hybrid-1500DF-ARC には、独立して制御可能なレーザーアーク同軸複合熱源が装備されています。積層造形にレーザーとアークの二重熱源を使用すると、プロセスの安定性とコンポーネントのパフォーマンスが向上します。外壁や構造細部などの箇所には表面形成品質と精度に優れたレーザー積層工法で微細積層加工を施し、内部充填や全体フレームなどの構造には堆積効率の高いアーク工法で効率的な積層加工を施すなど、2つの工法を交互に行うことで、全体的に高効率かつ高品質の効果も得られます。

全赤外線熱源の使用は、材料の観点から適用範囲が限られています。全青色レーザー材料は適用性が優れていますが、エネルギー変換効率が低く、エネルギー伝送損失が大きく、コストが高くなります。研究によると、温度が上昇すると、金属材料によるレーザーの吸収率が大幅に増加することがわかっています（図1）。青色光を開始熱源として使用して材料を予熱し、赤色光の吸収率を高め、高出力赤外線レーザーを主出力として使用することで、より少ない投資で同じ出力を実現できます。

CML-Hybrid-1500DF-ARC は、独立して構成および制御可能な 6 つのレーザーモジュールを使用して、多波長レーザー複合を実現します。赤色レーザーと青色レーザー複合などの一般的な組み合わせにより、材料の適用範囲が広がり、銅やアルミニウムなどの反射率の高い金属材料のレーザー吸収率が向上し、経済効率も考慮されます。

CMLハイブリッド技術は、華南理工大学と共同開発したCMLマルチビーム統合シルケット同軸レーザー方向性エネルギー堆積技術をベースに、Inigmaが設立以来13年間アーク積層造形分野で培った経験と融合し、Inigmaが開拓した世界初のDED新技術開発方向です。

5月7日から9日まで開催される2024 TCTアジア展示会では、EnigmaのCML-Hybrid-1500DF-ARCマルチレーザーアーク同軸複合ハードウェアシステムが、ホール7.1のブース7E26で初めて公開されます。QRコードをスキャンして訪問の予約をすることができます。

注: プロジェクトチームは、CML 技術の継続的な開発と応用を促進するために、共同開発した CML マルチビーム統合シルケット化同軸レーザー指向性エネルギー堆積システム技術をオープンソース化する決定を発表しました。

マルチレーザー同軸複合金属3Dプリント技術であるCMLハイブリッドは、DED機能の限界を広げ、最先端の科学研究をサポートします。

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