Pencetakan 3D Logam:Apa itu Deposisi Energi Langsung?

Deposisi Energi Langsung (DED) adalah serangkaian beberapa teknologi pencetakan 3D logam serupa yang membuat bagian dengan melelehkan dan menggabungkan material saat disimpan. Meskipun dapat digunakan untuk memproduksi suku cadang baru, DED biasanya digunakan untuk memperbaiki dan membangun kembali komponen yang rusak. Salah satu teknologi pencetakan 3D logam utama, DED sudah digunakan di industri utama seperti kedirgantaraan &pertahanan, minyak &gas, serta industri kelautan. Dalam tutorial hari ini, kita akan menjelajahi proses DED, manfaat dan batasannya, serta kasus penggunaan yang ada.

Bagaimana cara kerja DED?

Deposisi Energi Langsung terkadang memiliki beberapa nama berbeda, termasuk pelapisan laser 3D dan fabrikasi cahaya terarah. Selain itu, teknologi eksklusif tertentu yang dimodelkan pada DED kadang-kadang digunakan secara bergantian:Manufaktur Aditif Berkas Elektron (Sciaky), Laser Engineered Net Shaping (Optomec), Deposisi Plasma Cepat (Norsk Titanium) atau Manufaktur Aditif Busur Kawat. Meskipun setiap proses bekerja sedikit berbeda, prinsip di baliknya adalah sama.

Dalam proses DED, bahan baku, yang datang dalam bentuk bubuk logam atau kawat, didorong melalui nosel umpan di mana ia dilebur oleh sumber panas terfokus (paling sering laser, tapi bisa juga menjadi berkas elektron atau busur) dan berturut-turut ditambahkan ke platform build. Baik sumber panas dan nosel umpan dipasang pada sistem gantry atau lengan robot. Proses ini biasanya berlangsung di ruang tertutup rapat yang diisi dengan gas inert untuk lebih mengontrol sifat material dan melindungi material dari oksidasi yang tidak diinginkan.

Lihat teknologi yang sedang beraksi:

Bahan

DED mendukung berbagai jenis logam, termasuk:

• Paduan titanium
• Baja tahan karat
• Menghancurkan baja
• Baja perkakas
• Paduan aluminium
• Logam tahan api (tantalum, tungsten, niobium)
• Superalloy (Inconel, Hastelloy)
• Tembaga Nikel
• Bahan khusus lainnya, komposit, dan bahan bergradasi fungsional

Terutama, bahan yang digunakan dalam DED secara signifikan lebih murah daripada serbuk logam yang digunakan dalam serbuk-lapisan logam AM.

Deposisi Energi Langsung:pro dan kontra

Teknologi DED telah digunakan selama beberapa tahun sekarang dan menawarkan berbagai manfaat:

• Ideal untuk memperbaiki suku cadang:Kemampuan untuk mengontrol struktur butiran suatu suku cadang menjadikan DED solusi yang baik untuk perbaikan suku cadang logam fungsional.

• Bagian cetakan 3D yang lebih besar :Berbeda dengan proses AM logam lapisan serbuk, yang biasanya menghasilkan komponen definisi tinggi yang lebih kecil, beberapa metode DED berpemilik dapat menghasilkan bagian logam yang lebih besar – misalnya, teknologi Electron Beam Additive Manufacturing (EBAM), yang dikembangkan oleh Sciaky, dikatakan mampu menghasilkan bagian yang lebih besar dari 6 meter.

• Kecepatan pencetakan tinggi :Biasanya, mesin DED memiliki tingkat pengendapan material yang tinggi. Misalnya, beberapa proses DED dapat mencapai kecepatan hingga 11 kg logam per jam.

• Lebih sedikit limbah material :Dengan proses SLM dan DMLS, karena bubuk disebarkan pada platform build dan kemudian digabungkan secara selektif, ini sering kali dapat meninggalkan banyak bubuk yang tidak menyatu yang harus digunakan kembali. Dalam kontrak, dengan DED hanya jumlah material yang dibutuhkan yang disimpan. Karena tidak ada limbah bubuk untuk didaur ulang, hal ini menghasilkan penggunaan material yang efisien dan penghematan biaya.

• Kemampuan multi-material :Dengan DED, bubuk atau kabel dapat diubah atau dicampur selama proses pembuatan untuk membuat paduan khusus. Teknologi ini juga dapat digunakan untuk membuat gradien antara dua material yang berbeda dalam bangunan yang sama, untuk mencapai sifat material yang lebih kuat untuk suatu bagian.

• Bagian logam berkualitas tinggi :DED menghasilkan bagian yang sangat padat dengan sifat mekanik sama baiknya atau lebih baik daripada bahan cor atau tempa yang sebanding. Suku cadang yang diproduksi dengan DED juga dapat mencapai bentuk mendekati jaring, yang berarti bahwa suku cadang tersebut memerlukan sedikit pasca-pemrosesan.

• Kemampuan manufaktur hibrida :DED adalah salah satu dari sedikit teknologi pencetakan 3D logam yang tepat untuk diintegrasikan ke dalam pusat permesinan untuk menciptakan solusi manufaktur hibrida. Dengan memasang nozzle deposisi pada sistem pemesinan multi-sumbu, bagian logam yang sangat kompleks dapat diproduksi lebih cepat dan dengan peningkatan fleksibilitas.

Apa batasan DED?

Beberapa keterbatasan DED antara lain:

• Resolusi rendah: Suku cadang yang diproduksi dengan Deposisi Energi Langsung cenderung memiliki resolusi rendah dan permukaan akhir yang buruk, sehingga memerlukan pemesinan sekunder yang akan menambah waktu dan biaya untuk keseluruhan proses.

• Tidak ada struktur pendukung: DED tidak cocok untuk membuat struktur pendukung, yang membatasi produksi suku cadang dengan geometri tertentu, misalnya, overhang.

• Biaya: Sistem DED biasanya sangat mahal, dengan biaya melebihi $500.000.

Deposisi Energi Langsung:mesin

Pada tabel di bawah, kami telah merangkum perusahaan utama yang mengembangkan teknologi eksklusif berdasarkan proses DED, di samping mesin yang tersedia dan volume pembuatannya.

Produsen Nama sistem Buat volume Sciaky EBAM® 68711 x 635 x 1600 mmEBAM® 881219 x 89 x 1600 mmEBAM® 110 1778 x 1194 x 1600 mmEBAM®1502794 x 1575 x 1575 mmEBAM® 3005791 x 1219 mm x 1219 mmOptomec LENS 450 100 x 100 x 100 mm LENS MR-7300 x 300 x 300 mmLENS 850-R 900 x 1500 x 900 mm LENS 860 Hybrid860 x 600 x 610 mmBeAM Modulo 250400 x 250 x 300 Modulo 400650 x 400 x 400Magic 8001200 x 800 x 800 InnsTek MX-600450 x 600 x 350 mm MX-10001.000 x 800 x 650 mm MX-Grande4.000 x 1.000 x 1.000 mmDMG Mori (Hibrida) LASERTEC 65 3D735 x 650 x 560 mm

Kasus penggunaan umum

DED telah berhasil diterapkan di berbagai industri, termasuk dirgantara, minyak &gas, pertahanan, kelautan dan arsitektur. Produsen kedirgantaraan semakin menggunakan teknologi untuk memproduksi bagian struktural untuk satelit dan pesawat militer. Lockheed Martin Space, misalnya, baru-baru ini memenuhi syarat proses EBAM Sciaky untuk membangun kubah tangki bahan bakar titanium untuk satelit. Dengan menggunakan teknologi tersebut, perusahaan mampu mengurangi waktu produksi komponen sebesar 87% dan memangkas lead time dari dua tahun menjadi tiga bulan.

DED sedang dipertimbangkan untuk suku cadang struktural untuk pesawat komersial juga . Salah satu contohnya adalah suku cadang titanium pesawat yang baru-baru ini disetujui FAA untuk Boeing 787 Dreamliner, yang diproduksi oleh Norsk Titanium. Perusahaan Norwegia menggunakan teknologi Rapid Plasma Deposition miliknya, suatu bentuk teknologi DED, yang membantu mencapai peningkatan yang cukup besar dalam rasio buy-to-fly dibandingkan dengan metode manufaktur konvensional. Sekarang, saat suku cadang titanium memasuki produksi seri, Boeing berharap dapat memangkas biaya produksinya sebesar $2 hingga $3 juta per pesawat.

Selain memproduksi suku cadang logam, teknologi DED sangat cocok untuk memperbaiki suku cadang yang rusak. Berkat ikatan metalurgi yang kuat dan struktur mikro yang seragam dan halus yang dapat dihasilkan DED, komponen seperti bilah turbin dan sisipan alat cetakan injeksi dapat direkondisi. Dengan memperbaiki suku cadang yang aus, cetakan atau cetakan, DED memungkinkan pengurangan waktu henti dan biaya yang terkait dengan penggantian suku cadang secara signifikan sekaligus memperpanjang umur suku cadang.

Selanjutnya, DED dapat digunakan untuk memodifikasi bagian. Misalnya, dengan menggunakan teknologi untuk menyimpan lapisan keras yang tahan aus, ketahanan aus dan korosi suatu suku cadang dapat ditingkatkan.

Masa depan DED

DED menawarkan banyak keuntungan untuk industri yang membutuhkan pembuatan atau perbaikan efisien peralatan bernilai tinggi dan suku cadang logam pesanan, terutama yang berukuran lebih besar. Melihat ke masa depan, kami berharap ruang lingkup aplikasi untuk teknologi akan berkembang, terutama karena tren manufaktur hybrid yang menarik. Melalui integrasinya dengan teknologi manufaktur konvensional, DED dapat membawa kemajuan bagi industri yang mencari peluang produksi yang inovatif dan hemat biaya.