W technologii wytwarzania przyrostowego metodą laserowego przetapiania w łożu proszkowym (LPBF – laser powder bed fusion) wysoka energia wiązki laserowej wymaga precyzyjnej kontroli parametrów procesu w celu zapewnienia stabilności przetopu, a i tak drukowane w ten sposób detale narażone są na występowanie defektów, wpływających negatywnie na estetykę i jakość wyrobów. Wśród różnych sposobów zapewnienia kontrolowanego przetopu dużo uwagi poświęca się kształtowaniu wiązki laserowej.
Inżynierowie z Uniwersytetu Wisconsin-Madison we współpracy z Argonne National Laboratory opracowali kompletną metodologię kontroli przetopu z wykorzystaniem wiązki lasera kształtowanej w celu uzyskania plamki w formie pierścienia. Dane pomiarowe, dostarczone przez obrazowanie synchrotronowe zestawiono z analizą teoretyczną i wynikami symulacji numerycznych typu multiphysics. Optymalnie dobrane parametry, wraz z pierścieniową plamką lasera pozwoliły na stabilizację jeziorka i redukcję defektów, takich jak porowatość, niejednorodność rozmiarów jeziorka czy odpryski. Jest to o tyle istotne, że dotychczasowe przedsięwzięcia badawcze zazwyczaj koncentrowały się na konkretnym rodzaju defektów, proponując różne rozwiązania w zależności od badanego przypadku.
Opracowana metodologia pozwala także na zachowanie stabilności procesu w warunkach głębszego przetopu, co przekłada się na możliwość druku grubszych warstw – a więc zwiększoną produktywność procesu – bez obaw o jakość detali.
Jiandong Y. et al.: Revealing mechanisms of processing defect mitigation in laser powder bed fusion via shaped beams using high-speed X-ray imaging, International Journal of Machine Tools and Manufacture, Vol 204, 2025, 104232.
engineering.wisc.edu
