میٹل لیزر ایڈیٹیو مینوفیکچرنگ میں بیم کی شکل دینے والی ٹیکنالوجی کا اطلاق

لیزر ایڈیٹیو مینوفیکچرنگ (AM) ٹیکنالوجی، اعلی مینوفیکچرنگ درستگی، مضبوط لچک، اور آٹومیشن کی اعلیٰ ڈگری کے اپنے فوائد کے ساتھ، آٹوموٹیو، میڈیکل، ایرو اسپیس وغیرہ (جیسے راکٹ) جیسے شعبوں میں کلیدی اجزاء کی تیاری میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتی ہے۔ ایندھن کی نوزلز، سیٹلائٹ اینٹینا بریکٹ، انسانی امپلانٹس وغیرہ)۔ یہ ٹیکنالوجی مادی ساخت اور کارکردگی کی مربوط مینوفیکچرنگ کے ذریعے طباعت شدہ حصوں کے امتزاج کی کارکردگی کو بہت بہتر بنا سکتی ہے۔ اس وقت، لیزر ایڈیٹیو مینوفیکچرنگ ٹیکنالوجی عام طور پر ایک اعلی مرکز اور کم کنارے والی توانائی کی تقسیم کے ساتھ مرکوز گاوسی بیم کو اپناتی ہے۔ تاہم، یہ اکثر پگھلنے میں اعلی تھرمل میلان پیدا کرتا ہے، جس کے نتیجے میں چھیدوں اور موٹے دانوں کی تشکیل ہوتی ہے۔ بیم شیپنگ ٹیکنالوجی اس مسئلے کو حل کرنے کا ایک نیا طریقہ ہے، جو لیزر بیم کی توانائی کی تقسیم کو ایڈجسٹ کرکے پرنٹنگ کی کارکردگی اور معیار کو بہتر بناتا ہے۔

روایتی گھٹاؤ اور مساوی مینوفیکچرنگ کے مقابلے میں، دھاتی اضافی مینوفیکچرنگ ٹیکنالوجی کے فوائد ہیں جیسے مختصر مینوفیکچرنگ سائیکل وقت، اعلی پروسیسنگ کی درستگی، اعلی مواد کے استعمال کی شرح، اور حصوں کی اچھی مجموعی کارکردگی۔ لہذا، دھاتی اضافی مینوفیکچرنگ ٹیکنالوجی بڑے پیمانے پر صنعتوں میں استعمال ہوتی ہے جیسے ایرو اسپیس، ہتھیاروں اور آلات، جوہری توانائی، بائیو فارماسیوٹیکل، اور آٹوموبائل۔ مجرد اسٹیکنگ کے اصول کی بنیاد پر، میٹل ایڈیٹیو مینوفیکچرنگ پاؤڈر یا تار کو پگھلانے کے لیے توانائی کے منبع (جیسے لیزر، آرک، یا الیکٹران بیم) کا استعمال کرتی ہے، اور پھر ہدف کے جزو کو تیار کرنے کے لیے انہیں تہہ در تہہ اسٹیک کرتی ہے۔ اس ٹیکنالوجی کے چھوٹے بیچوں، پیچیدہ ڈھانچے، یا ذاتی نوعیت کے پرزے تیار کرنے میں اہم فوائد ہیں۔ وہ مواد جو روایتی تکنیکوں کا استعمال کرتے ہوئے پروسیس نہیں کر سکتے یا مشکل ہیں وہ بھی اضافی مینوفیکچرنگ طریقوں کا استعمال کرتے ہوئے تیاری کے لیے موزوں ہیں۔ مندرجہ بالا فوائد کی وجہ سے، اضافی مینوفیکچرنگ ٹیکنالوجی نے ملکی اور بین الاقوامی سطح پر اسکالرز کی طرف سے بڑے پیمانے پر توجہ مبذول کرائی ہے۔ پچھلی چند دہائیوں میں، اضافی مینوفیکچرنگ ٹیکنالوجی نے تیزی سے ترقی کی ہے۔ لیزر ایڈیٹیو مینوفیکچرنگ آلات کی آٹومیشن اور لچک کے ساتھ ساتھ اعلی لیزر توانائی کی کثافت اور اعلی پروسیسنگ کی درستگی کے جامع فوائد کی وجہ سے، لیزر ایڈیٹیو مینوفیکچرنگ ٹیکنالوجی نے اوپر ذکر کی گئی تین دھاتی اضافی مینوفیکچرنگ ٹیکنالوجیز میں سب سے تیز رفتاری سے ترقی کی ہے۔

لیزر میٹل ایڈیٹیو مینوفیکچرنگ ٹیکنالوجی کو مزید ایل پی بی ایف اور ڈی ای ڈی میں تقسیم کیا جاسکتا ہے۔ شکل 1 ایل پی بی ایف اور ڈی ای ڈی کے عمل کا ایک عام اسکیمیٹک خاکہ دکھاتا ہے۔ LPBF عمل، جسے سلیکٹیو لیزر میلٹنگ (SLM) کے نام سے بھی جانا جاتا ہے، پاؤڈر بیڈ کی سطح پر ایک مقررہ راستے پر ہائی انرجی لیزر بیم کو سکین کرکے پیچیدہ دھاتی اجزاء تیار کر سکتا ہے۔ پھر، پاؤڈر پگھلتا ہے اور تہہ بہ تہہ مضبوط ہوتا ہے۔ ڈی ای ڈی کے عمل میں بنیادی طور پر پرنٹنگ کے دو عمل شامل ہیں: لیزر پگھلنے کا ذخیرہ اور لیزر وائر فیڈنگ ایڈیٹو مینوفیکچرنگ۔ یہ دونوں ٹیکنالوجیز دھاتی پاؤڈر یا تار کو ہم وقت ساز طریقے سے کھلا کر دھات کے پرزوں کو براہ راست تیار اور مرمت کر سکتی ہیں۔ LPBF کے مقابلے میں، DED کی پیداواری صلاحیت زیادہ ہے اور مینوفیکچرنگ کا بڑا علاقہ ہے۔ اس کے علاوہ، یہ طریقہ آسانی سے جامع مواد اور فعال طور پر درجہ بندی شدہ مواد بھی تیار کر سکتا ہے۔ تاہم، DED کے ذریعے پرنٹ کیے گئے پرزوں کی سطح کا معیار ہمیشہ خراب ہوتا ہے، اور ہدف والے جزو کی جہتی درستگی کو بہتر بنانے کے لیے بعد میں پروسیسنگ کی ضرورت ہوتی ہے۔

موجودہ لیزر اضافی مینوفیکچرنگ کے عمل میں، توجہ مرکوز گاوسی بیم عام طور پر توانائی کا ذریعہ ہے. تاہم، اس کی منفرد توانائی کی تقسیم (اونچا مرکز، کم کنارہ) کی وجہ سے، اس کے زیادہ تھرمل میلان اور پگھلنے والے تالاب کے عدم استحکام کا امکان ہے۔ جس کے نتیجے میں طباعت شدہ پرزہ جات کا معیار خراب ہوتا ہے۔ اس کے علاوہ، اگر پگھلے ہوئے تالاب کا مرکز کا درجہ حرارت بہت زیادہ ہے، تو اس سے کم پگھلنے والے دھاتی عناصر بخارات بن جائیں گے، جو LBPF کے عمل کی عدم استحکام کو مزید بڑھا دے گا۔ لہذا، porosity میں اضافے کے ساتھ، پرنٹ شدہ حصوں کی میکانی خصوصیات اور تھکاوٹ کی زندگی نمایاں طور پر کم ہو جاتی ہے. گاوسی بیم کی غیر مساوی توانائی کی تقسیم بھی لیزر توانائی کے استعمال کی کم کارکردگی اور ضرورت سے زیادہ توانائی کے ضیاع کا باعث بنتی ہے۔ بہتر پرنٹنگ کوالٹی حاصل کرنے کے لیے، اسکالرز نے لیزر پاور، اسکیننگ اسپیڈ، پاؤڈر لیئر کی موٹائی، اور اسکیننگ کی حکمت عملی جیسے پروسیس کے پیرامیٹرز میں ترمیم کرکے گاوسی بیم کی خرابیوں کی تلافی کی تلاش شروع کردی ہے، تاکہ توانائی کے ان پٹ کے امکان کو کنٹرول کیا جاسکے۔ اس طریقہ کار کی بہت تنگ پروسیسنگ ونڈو کی وجہ سے، مقررہ جسمانی حدود مزید اصلاح کے امکان کو محدود کرتی ہیں۔ مثال کے طور پر، لیزر پاور میں اضافہ اور اسکیننگ کی رفتار اعلی مینوفیکچرنگ کارکردگی کو حاصل کر سکتی ہے، لیکن اکثر پرنٹنگ کے معیار کو قربان کرنے کی قیمت پر آتی ہے۔ حالیہ برسوں میں، بیم کی تشکیل کی حکمت عملیوں کے ذریعے لیزر توانائی کی تقسیم کو تبدیل کرنے سے مینوفیکچرنگ کی کارکردگی اور پرنٹنگ کے معیار کو نمایاں طور پر بہتر بنایا جا سکتا ہے، جو لیزر اضافی مینوفیکچرنگ ٹیکنالوجی کی مستقبل کی ترقی کی سمت بن سکتی ہے۔ بیم کی شکل دینے والی ٹکنالوجی عام طور پر مطلوبہ شدت کی تقسیم اور پھیلاؤ کی خصوصیات کو حاصل کرنے کے لئے ان پٹ بیم کی ویو فرنٹ تقسیم کو ایڈجسٹ کرنے سے مراد ہے۔ دھاتی اضافی مینوفیکچرنگ ٹیکنالوجی میں بیم کی شکل دینے والی ٹیکنالوجی کا اطلاق تصویر 2 میں دکھایا گیا ہے۔

لیزر ایڈیٹیو مینوفیکچرنگ میں بیم کی شکل دینے والی ٹیکنالوجی کا اطلاق

روایتی گاوسی بیم پرنٹنگ کی خامیاں

میٹل لیزر ایڈیٹیو مینوفیکچرنگ ٹیکنالوجی میں، لیزر بیم کی توانائی کی تقسیم طباعت شدہ حصوں کے معیار پر نمایاں اثر ڈالتی ہے۔ اگرچہ Gaussian شہتیروں کو دھاتی لیزر اضافی مینوفیکچرنگ کے سامان میں بڑے پیمانے پر استعمال کیا گیا ہے، لیکن وہ غیر مستحکم پرنٹنگ کے معیار، کم توانائی کے استعمال، اور اضافی مینوفیکچرنگ کے عمل میں تنگ پروسیس ونڈو جیسی سنگین خرابیوں کا شکار ہیں۔ ان میں سے، پاؤڈر کے پگھلنے کے عمل اور دھاتی لیزر کے اضافی عمل کے دوران پگھلے ہوئے پول کی حرکیات کا پاؤڈر کی پرت کی موٹائی سے گہرا تعلق ہے۔ پاؤڈر چھڑکنے اور کٹاؤ والے علاقوں کی موجودگی کی وجہ سے، پاؤڈر کی پرت کی اصل موٹائی نظریاتی توقع سے زیادہ ہے۔ دوم، بھاپ کے کالم نے اہم پسماندہ جیٹ چھڑکاؤ کا سبب بنا۔ دھاتی بخارات عقبی دیوار سے ٹکراتے ہوئے چھڑکتے ہیں، جو پگھلے ہوئے تالاب کے مقعر کے حصے پر سامنے کی دیوار کے ساتھ چھڑکتے ہیں (جیسا کہ شکل 3 میں دکھایا گیا ہے)۔ لیزر بیم اور سپلیشز کے درمیان پیچیدہ تعامل کی وجہ سے، خارج شدہ سپلیشز بعد میں پاؤڈر لیئرز کی پرنٹنگ کوالٹی کو سنجیدگی سے متاثر کر سکتے ہیں۔ اس کے علاوہ، پگھلنے والے پول میں کی ہولز کی تشکیل بھی پرنٹ شدہ حصوں کے معیار کو بری طرح متاثر کرتی ہے۔ طباعت شدہ ٹکڑے کے اندرونی سوراخ بنیادی طور پر غیر مستحکم تالا لگا سوراخوں کی وجہ سے ہوتے ہیں۔

بیم کی شکل دینے والی ٹیکنالوجی میں نقائص کی تشکیل کا طریقہ کار

شہتیر کی شکل دینے والی ٹیکنالوجی بیک وقت متعدد جہتوں میں کارکردگی میں بہتری حاصل کر سکتی ہے، جو کہ گاوسی بیم سے مختلف ہے جو دوسری جہتوں کی قربانی دینے کی قیمت پر ایک جہت میں کارکردگی کو بہتر بناتی ہے۔ بیم کی شکل دینے والی ٹیکنالوجی پگھلنے والے پول کے درجہ حرارت کی تقسیم اور بہاؤ کی خصوصیات کو درست طریقے سے ایڈجسٹ کر سکتی ہے۔ لیزر توانائی کی تقسیم کو کنٹرول کرنے سے، ایک نسبتاً مستحکم پگھلا ہوا پول حاصل کیا جاتا ہے جس میں درجہ حرارت کا ایک چھوٹا سا میلان ہوتا ہے۔ مناسب لیزر انرجی ڈسٹری بیوشن پوروسیٹی اور پھٹنے والے نقائص کو دبانے اور دھاتی حصوں پر لیزر پرنٹنگ کے معیار کو بہتر بنانے کے لیے فائدہ مند ہے۔ یہ پیداوار کی کارکردگی اور پاؤڈر کے استعمال میں مختلف بہتری حاصل کرسکتا ہے۔ ایک ہی وقت میں، بیم کی شکل دینے والی ٹیکنالوجی ہمیں پروسیسنگ کی مزید حکمت عملی فراہم کرتی ہے، جس سے پروسیسنگ ڈیزائن کی آزادی کو بہت زیادہ آزاد کیا جاتا ہے، جو کہ لیزر ایڈیٹیو مینوفیکچرنگ ٹیکنالوجی میں ایک انقلابی پیش رفت ہے۔