الصهر الانتقائي بالليزر

📅 آخر تحديث: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 5 صور
الموسوعة الحرة

رسم تخطيطي لعملية الصهر الانتقائي بالليزر وانتقال الحرارة في حوض الصهر

يُعدّ الصهر الانتقائي بالليزر ( SLM ) أحد الأسماء التجارية العديدة [ 1 ] لتقنية تصنيع المعادن بالإضافة (AM) التي تستخدم طبقة من المسحوق مع مصدر حرارة لإنتاج أجزاء معدنية. تُعرف هذه التقنية أيضًا باسم التلبيد المباشر للمعادن بالليزر ( DMLS )، ويُطلق عليها في معيار ASTM اسم دمج طبقة المسحوق ( PBF ). تُعتبر تقنية دمج طبقة المسحوق (PBF) تقنية سريعة للنماذج الأولية، أو الطباعة ثلاثية الأبعاد ، أو التصنيع بالإضافة، وهي مصممة لاستخدام ليزر عالي الكثافة لصهر ودمج المساحيق المعدنية معًا. [ 2 ] [ 3 ]

تاريخ

يُعدّ الصهر الانتقائي بالليزر إحدى تقنيات دمج مسحوق المعادن العديدة المملوكة لشركات، والتي بدأت في عام 1995 في معهد فراونهوفر ILT في آخن ، ألمانيا. وقد أسفر مشروع بحثي أداره كل من فيلهلم ماينرز، وكونراد فيسنباخ، وأندريس جاسر عن ما يُعرف ببراءة اختراع ILT SLM الأساسية. [ 4 ]

صنّفت لجنة معايير ASTM الدولية F42 عملية الصهر الانتقائي بالليزر ضمن فئة "التلبيد بالليزر"، مع أن هذا التصنيف غير دقيق، إذ أن العملية تُذيب المعدن بالكامل لتكوين كتلة صلبة متجانسة وكثيفة، على عكس التلبيد الانتقائي بالليزر (SLS) الذي يُعدّ عملية تلبيد حقيقية . يُعرف الصهر الانتقائي بالليزر أيضاً باسم التلبيد المباشر للمعادن بالليزر (DMLS)، وهو اسم أطلقته شركة EOS، إلا أنه مُضلل بشأن العملية الحقيقية، لأن القطعة تُصهر أثناء الإنتاج، لا تُلبّد، مما يعني أن القطعة تكون كثيفة تماماً. [ 5 ]

وتُعد عملية صهر الحزمة الإلكترونية (EBM) عملية مماثلة ، حيث تستخدم حزمة إلكترونية كمصدر للطاقة. [ 6 ]

عملية

تتيح تقنية الصهر الانتقائي بالليزر معالجة مجموعة متنوعة من السبائك، مما يسمح بتصنيع نماذج أولية وظيفية من نفس مادة مكونات الإنتاج. وبما أن المكونات تُبنى طبقة تلو الأخرى، فمن الممكن تصميم أشكال هندسية معقدة، وميزات داخلية، وممرات داخلية دقيقة لا يمكن إنتاجها باستخدام تقنيات التصنيع التقليدية كالصب أو التشكيل الآلي. تُنتج تقنية الصهر الانتقائي بالليزر أجزاء معدنية متينة عالية الكثافة، تصلح كنماذج أولية وظيفية أو كأجزاء إنتاج نهائية. [ 7 ]

تبدأ العملية بتقسيم بيانات ملف التصميم ثلاثي الأبعاد إلى طبقات، يتراوح سمكها عادةً بين 20 و100 ميكرومتر، مما يُنشئ مقطعًا عرضيًا ثنائي الأبعاد لكل طبقة. يُعدّ تنسيق الملف هذا هو معيار الصناعة ، وهو ملف .stl المستخدم في معظم تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد القائمة على الطبقات أو تقنيات الطباعة المجسمة . بعد ذلك، يُحمّل هذا الملف في برنامج مُعدّ للملفات، حيث يُعيّن له المعلمات والقيم والدعامات المادية التي تسمح بتفسير الملف وبنائه بواسطة أنواع مختلفة من آلات التصنيع الإضافي.

في عملية الصهر الانتقائي بالليزر، تُوزَّع طبقات رقيقة من مسحوق معدني مُذرَّر بالتساوي باستخدام آلية إعادة طلاء على لوحة أساسية، عادةً ما تكون معدنية، مثبتة على منصة فهرسة تتحرك على المحور الرأسي (Z). تتم هذه العملية داخل حجرة تحتوي على جو مُحكم التحكم من غاز خامل ، إما الأرجون أو النيتروجين، بمستويات أكسجين أقل من 1000 جزء في المليون. بعد توزيع كل طبقة، تُدمج كل شريحة ثنائية الأبعاد من هندسة القطعة عن طريق صهر المسحوق بشكل انتقائي. يتم ذلك باستخدام شعاع ليزر عالي الطاقة، عادةً ما يكون ليزر ألياف الإيتربيوم بقدرة مئات الواط. يُوجَّه شعاع الليزر في الاتجاهين X وY باستخدام مرآتين ماسحتين عاليتي التردد ، ويظل مركزًا على طول الطبقة باستخدام عدسة F-Theta. طاقة الليزر مكثفة ومركزة بما يكفي للسماح بالصهر الكامل (الاندماج) للجسيمات لتشكيل بنية صلبة. تُكرَّر العملية طبقة تلو الأخرى حتى تكتمل القطعة. [ 8 ]

تستخدم آلات الطباعة الانتقائية بالليزر (SLM) بشكل أساسي ليزرًا عالي الطاقة من ألياف الإيتربيوم، تتراوح قدرة الليزر القياسية فيه بين 100 و1000  واط. يوجد داخل حجرة الطباعة منصة لتوزيع المواد ومنصة للطباعة، بالإضافة إلى نظام إعادة طلاء (شفرة أو أسطوانة) يُستخدم لتوزيع المسحوق الجديد بالتساوي على منصة الطباعة. تُبنى الأجزاء طبقة تلو الأخرى، عادةً باستخدام طبقات بسماكة تتراوح بين 30 و60 ميكرومترًا. [ 9 ]

مواد

تستطيع آلات الصهر الانتقائي بالليزر (SLM) العمل ضمن مساحة عمل تصل إلى متر واحد (39.37  بوصة) في المحاور X وY وZ. [ 10 ] [ 11 ] تشمل بعض المواد المستخدمة في هذه العملية سبائك فائقة أساسها النيكل، والنحاس، والألومنيوم، والفولاذ المقاوم للصدأ، وفولاذ الأدوات، وكوبالت الكروم، والتيتانيوم، والتنغستن. يُعدّ الصهر الانتقائي بالليزر مفيدًا بشكل خاص لإنتاج أجزاء التنغستن نظرًا لارتفاع درجة انصهار هذا المعدن ودرجة حرارة تحوله من الليونة إلى الهشاشة. [ 12 ] لكي تُستخدم المادة في هذه العملية، يجب أن تكون في صورة ذرية (مسحوق). عادةً ما تكون هذه المساحيق عبارة عن سبائك أولية مُذرّرة بالغاز، وهي العملية الأكثر اقتصادية للحصول على مساحيق كروية على نطاق صناعي. تُفضّل الكروية لأنها تضمن انسيابية عالية وكثافة تعبئة عالية، مما يُترجم إلى انتشار سريع وقابل للتكرار لطبقات المسحوق. تُنتَج مساحيق كروية الشكل ذات مسامية داخلية منخفضة باستخدام تقنية التذرية بالبلازما وتقنية تكوير المساحيق . [ 13 ] ولتحسين انسيابية المسحوق، تُستخدم عادةً توزيعات ضيقة لأحجام الجسيمات مع نسبة منخفضة من الجسيمات الدقيقة، مثل 15-45  ميكرومتر أو 20-63  ميكرومتر. تشمل السبائك المتوفرة حاليًا والمستخدمة في هذه العملية: الفولاذ المقاوم للصدأ AISI 316L، وAISI 304، وC67، وF53، وH13، و17-4 PH، و15-5 ، والفولاذ الماراجينج ، والكوبالت والكروم ، والإنكونيل 625 و718، وسبائك النحاس (النحاس الأصفر CW510، والنحاس الأخضر Ecobrass، والبرونز)، [ 14 ] والألومنيوم ، [ 15 ] و AlSi10Mg ، والتيتانيوم Ti6Al4V. [ 16 ] تختلف الخواص الميكانيكية للعينات المنتجة باستخدام تقنية الصهر الانتقائي بالليزر عن تلك المصنعة باستخدام تقنية الصب. [ 17 ] تُظهر عينات AlSiMg المُنتجة باستخدام تقنية التلبيد الليزري المباشر للمعادن مقاومة خضوع أعلى بنسبة 43% عند تصنيعها على طول المستوى xy، و36% عند تصنيعها على طول المستوى z، مقارنةً بتلك المُصنّعة من سبيكة A360.0 التجارية المصبوبة. [ 17 ] في حين ثبت أن مقاومة الخضوع لـ AlSiMg تزداد في كلٍ من المستويين xy وz، فإن الاستطالة عند الكسر تتناقص على طول اتجاه التصنيع. [ 17 ] يُعزى هذا التحسن في الخواص الميكانيكية لعينات التلبيد الليزري المباشر للمعادن إلى بنية مجهرية دقيقة للغاية. [ 17 ]

بالإضافة إلى ذلك، أدى ضغط الصناعة إلى إضافة المزيد من مساحيق السبائك الفائقة إلى عمليات المعالجة المتاحة، بما في ذلك AM108. ولا تقتصر التغييرات في خصائص المادة على عملية الطباعة واتجاهها فحسب، بل تشمل أيضًا المعالجة اللاحقة المطلوبة، كالمعالجة الحرارية بالضغط المتساوي الساخن (HIP) والتشكيل بالدق، والتي تُحدث فرقًا ملحوظًا في الخصائص الميكانيكية مقارنةً بالمواد المصبوبة أو المطروقة متساوية المحاور. وبناءً على بحث أُجري في جامعة طوكيو الحضرية، تبيّن أن مقاومة الزحف والتمزق والليونة تكون عادةً أقل في السبائك الفائقة القائمة على النيكل والمطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد مقارنةً بالمواد المطروقة أو المصبوبة. [ 18 ] ويُعدّ اتجاه الطباعة عاملًا مؤثرًا رئيسيًا إلى جانب حجم الحبيبات. كما أن خصائص مقاومة التآكل تكون أفضل عادةً، كما هو موضح في الدراسات التي أُجريت على Inconel 718 المطبوع بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، وذلك بفضل حالة السطح؛ وقد أظهرت الدراسة أيضًا تأثير قدرة الليزر على الكثافة والبنية المجهرية. [ 19 ] ويمكن أن تؤثر كثافة المادة المتولدة أثناء معالجة الليزر على سلوك الشقوق، بحيث يقلّ إعادة فتح الشقوق بعد عملية HIP مع زيادة الكثافة. من الضروري الحصول على نظرة عامة كاملة على المادة ومعالجتها من الطباعة إلى ما بعد الطباعة المطلوبة للتمكن من وضع اللمسات الأخيرة على الخصائص الميكانيكية لاستخدامها في التصميم.

نظرة عامة والفوائد

تشمل فوائد الصهر الانتقائي بالليزر ما يلي: [ 20 ]

  • خفض التكاليف
  • تقليل الوقت بين التصميم والتصنيع
  • تقليل عدد الأجزاء المطلوبة في التصميم
  • تقليل وزن المنتج
  • تحسين وظائف المنتج

تتمثل التحديات الحالية التي تواجه تقنية الطباعة الانتقائية بالليزر (SLM) في محدودية المواد القابلة للمعالجة، وعدم اكتمال إعدادات العملية، والعيوب المعدنية كالتشقق والمسامية. [ 20 ] أما التحديات المستقبلية فتتمثل في عدم القدرة على إنتاج أجزاء كاملة الكثافة بسبب معالجة سبائك الألومنيوم. [ 20 ] تتميز مساحيق الألومنيوم بخفة وزنها، وانعكاسيتها العالية، وموصلية حرارية عالية، وامتصاصها المنخفض لأشعة الليزر ضمن نطاق أطوال موجات ليزر الألياف المستخدمة في تقنية الطباعة الانتقائية بالليزر. [ 20 ]

يمكن التغلب على هذه التحديات من خلال إجراء المزيد من الأبحاث حول كيفية تفاعل المواد عند دمجها معًا.

تكوين العيوب

رسم تخطيطي للعيوب الرئيسية والظواهر الميكروية الناتجة عن الطباعة ثلاثية الأبعاد وعلاقتها بتقنية الطباعة الانتقائية بالليزر، لا سيما فيما يتعلق بتحولات الحالة الصلبة، وديناميكيات الموائع الحرارية، وديناميكيات الجسيمات. [ 21 ]

على الرغم من النجاحات الكبيرة التي حققتها تقنية الطباعة الانتقائية بالليزر (SLM) في مجال التصنيع الإضافي ، إلا أن عملية صهر مادة مسحوقية باستخدام ليزر مركز تُنتج عيوبًا مجهرية متنوعة عبر آليات متعددة، مما قد يؤثر سلبًا على الأداء العام وقوة الجزء المصنّع. وبالرغم من وجود العديد من العيوب التي خضعت للدراسة، سنستعرض في هذا القسم بعضًا من أبرز العيوب التي قد تنشأ عن تقنية الطباعة الانتقائية بالليزر.

من أكثر العيوب الميكانيكية شيوعًا عدم الانصهار أو التشققات في المناطق المتصلبة. يحدث عدم الانصهار نتيجة انحباس الغاز داخل البنية بدلًا من تماسك المادة الصلبة. قد تنشأ هذه العيوب نتيجة عدم استخدام مصدر ليزر ذي طاقة كافية أو المسح الضوئي السريع جدًا لسطح المسحوق، مما يؤدي إلى انصهار المعدن بشكل غير كافٍ ومنع تهيئة بيئة ربط قوية للتصلب. أما التشققات فهي عيب ميكانيكي آخر، حيث يؤدي انخفاض الموصلية الحرارية وارتفاع معامل التمدد الحراري إلى توليد إجهادات داخلية عالية كافية لكسر الروابط داخل المادة، خاصةً على طول حدود الحبيبات حيث توجد الانخلاعات. [ 22 ]

بالإضافة إلى ذلك، على الرغم من أن تقنية الطباعة الانتقائية بالليزر (SLM) تُصلّب بنيةً من المعدن المنصهر ، فإن ديناميكيات الموائع الحرارية للنظام غالبًا ما تُنتج تركيبات غير متجانسة أو مسامية غير مقصودة، مما قد يؤثر تراكميًا على القوة الإجمالية وعمر الإجهاد للبنية المطبوعة. على سبيل المثال، يمكن لشعاع الليزر الموجه أن يُحدث تيارات حمل حراري عند الاصطدام المباشر في منطقة ضيقة تُشبه ثقب المفتاح أو في جميع أنحاء المعدن شبه المنصهر، مما قد يؤثر على التركيب الكلي للمادة. [ 23 ] وبالمثل، وُجد أنه أثناء التصلب، تتقدم البنى المجهرية الشجرية على طول تدرجات درجة الحرارة بسرعات مختلفة، مما يُنتج بالتالي ملامح فصل مختلفة داخل المادة. [ 24 ] في نهاية المطاف، تُولد ظواهر ديناميكيات الموائع الحرارية هذه تناقضات غير مرغوب فيها داخل المادة المطبوعة، وسيظل من الضروري إجراء المزيد من الأبحاث للتخفيف من هذه الآثار.

يُعدّ تكوّن المسام عيبًا بالغ الأهمية عند طباعة العينات باستخدام تقنية الطباعة الانتقائية بالليزر (SLM). وقد تبيّن أن المسام تتكوّن أثناء تغيرات سرعة مسح الليزر نتيجةً للتكوّن السريع ثم الانهيار السريع لانخفاضات عميقة على السطح، مما يؤدي إلى احتجاز غاز خامل واقٍ في المعدن المتصلّب. [ 25 ] ومن الأسباب المحتملة الأخرى لتكوّن المسام ما يُعرف بتأثير التكوّر، والذي يُلاحظ بكثرة في حالة الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي. [ 26 ] وقد يؤدي ضعف قابلية ترطيب السطح وانخفاض مدخلات الطاقة إلى تكسّر مسار الانصهار لتقليل الطاقة. ونتيجةً لذلك، تتكوّن بقع انصهار كروية متعددة، تاركةً مسامًا بعد التصلّب. [ 27 ] [ 28 ]

أخيرًا، قد تؤثر التأثيرات الثانوية الناتجة عن شعاع الليزر، دون قصد، على خصائص البنية. ومن الأمثلة على ذلك، تكوّن رواسب طور ثانوي داخل البنية الأساسية نتيجة التسخين المتكرر للطبقات السفلية المتصلبة أثناء مسح شعاع الليزر لطبقة المسحوق. وبحسب تركيب هذه الرواسب، قد يؤدي هذا التأثير إلى إزالة عناصر مهمة من المادة الأساسية أو حتى جعل البنية المطبوعة هشة. [ 29 ] ليس هذا فحسب، ففي طبقات المسحوق التي تحتوي على أكاسيد، قد تؤدي قوة الليزر وتيارات الحمل الحراري الناتجة إلى تبخير الأكاسيد وتناثرها في مواقع أخرى. تتراكم هذه الأكاسيد وتتميز بخاصية عدم التبلل، مما ينتج عنه خبث لا يزيل فقط الخصائص المفيدة للأكسيد في التركيب، بل يوفر أيضًا بيئة دقيقة مواتية ميكانيكيًا لتشقق المادة.

الخواص الميكانيكية

تُلاحظ تدرجات حرارية عالية أثناء عمليات الصهر الانتقائي بالليزر (SLM)، مما يُسبب حالة عدم اتزان عند سطح التماس بين الطورين الصلب والسائل، وبالتالي يؤدي إلى تصلب سريع نتيجة تحول طوري في حوض الانصهار من الحالة السائلة إلى الصلبة. ونتيجة لذلك، قد تحدث مجموعة واسعة من التأثيرات، مثل تكوّن أطوار غير متزنة وتغيرات في البنية المجهرية.

للأسباب المذكورة أعلاه ، قد تختلف الخواص الميكانيكية للسبائك المصنعة بتقنية الطباعة الانتقائية بالليزر (SLM) اختلافًا كبيرًا عن نظيراتها المصنعة بالطرق التقليدية في حالتها النهائية. ومن أبرز خصائص السبائك المصنعة بتقنية SLM التباين الكبير في الخواص الميكانيكية. فبينما تتميز بنية الحبيبات في المعادن المصبوبة عادةً بحبيبات متجانسة ومتساوية الخواص تقريبًا، تُظهر السبائك المصنعة باستخدام تقنية SLM استطالة كبيرة للحبيبات في اتجاه البناء. [ 30 ] ويرتبط هذا التباين في بنية الحبيبات بتباين توزيع العيوب، واتجاه انتشار الشقوق، وبالتالي الخواص الميكانيكية.

من ناحية أخرى، وبسبب الخصائص الحرارية الحركية المميزة لتقنية الطباعة الانتقائية بالليزر (SLM)، توجد العديد من البنى المجهرية الفريدة لهذه العملية. وباعتبارها تقنية معالجة حديثة، تستطيع تقنية الطباعة الانتقائية بالليزر إنتاج بنية مجهرية فريدة يصعب تحقيقها باستخدام التقنيات التقليدية.

سبائك فائقة أساسها النيكل

البنية المجهرية لـ Ti6-Al-4V؛ المشغول (أ)، أفقي SLM (ب)، رأسي SLM (ج) وأفقي SLM بعد المعالجة الحرارية عند 900 درجة مئوية و102 ميجا باسكال (د)

أُبلغ عن تحسينات في مقاومة الزحف ، وقوة الشد القصوى ، والمتانة في سبائك النيكل. [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ] أظهرت سبيكة إنكونيل IN625، وهي سبيكة نيكل-كروم مُقسّاة بالترسيب، مقاومة زحف مساوية أو حتى أعلى عند درجات حرارة مرتفعة تبلغ 650 درجة مئوية و800 درجة مئوية مقارنةً بسبيكة IN625 المشكلة بالتشكيل. مع ذلك، أظهرت سبيكة IN625 المصنعة بتقنية الطباعة الانتقائية بالليزر (SLM) ليونة أقل في ظروف اختبار الزحف. وباستخدام معالجات حرارية دورية ، اكتسبت كلتا السبيكتين، المصنعة بتقنية SLM والمشكلة بالتشكيل، بعض القوة الإضافية. وكانت كمية القوة الإضافية في السبائك متناسبة عمومًا مع نسبة حجم المادة الأساسية لطور غاما (عند 650 درجة مئوية) وطور دلتا (عند 800 درجة مئوية). [ 31 ]

مع ذلك، فإن مقاومة الإجهاد وصلابة السبائك المصنعة بتقنية الطباعة الانتقائية بالليزر (SLM) عند تعرضها لأحمال دورية في درجات حرارة عالية، تميل إلى أن تكون أقل بكثير من تلك الخاصة بالسبائك المصبوبة أو المطروقة. فعلى سبيل المثال ، وجد الباحثون أن سبيكة إنكونيل IN718 فائقة الصلابة، المصنعة بتقنية الطباعة الانتقائية بالليزر، تتميز بحبيبات عمودية كبيرة ذات اتجاه موازٍ لاتجاه البناء، بينما تتميز المادة المطروقة ببنية دقيقة الحبيبات بدون نسيج واضح. [ 33 ]

لا تزال عملية التصنيع الإضافي لسبائك النيكل الفائقة باستخدام تقنية الطباعة الانتقائية بالليزر (SLM) تُمثل تحديات كبيرة نظرًا لتركيب هذه السبائك المعقد. فمع وجود عناصر سبائكية متعددة ونسبة عالية من الألومنيوم/التيتانيوم، تُشكل هذه المواد، عند دمجها بتقنية SLM، أطوارًا ثانوية متعددة، مما يؤثر على قابلية المعالجة ويؤدي إلى ضعف في البنية.

سبائك الحديد (الفولاذ المقاوم للصدأ)

صورة مجهرية إلكترونية ماسحة لمنطقة قريبة من شق دقيق في مادة SLM 316L. تظهر حدود الحبيبات المتشققة جزئيًا وحدود حوض الانصهار.

الفولاذ المقاوم للصدأ من الدرجة 316L هو سبيكة حديدية أوستنيتية تتميز بمحتوى منخفض من الكربون (< 0.03%). أظهرت اختبارات الشد والزحف التي أُجريت على فولاذ 316L عند  درجتي حرارة 600 و650  درجة مئوية أن الفولاذ المُصنّع بتقنية الطباعة الانتقائية بالليزر (SLM) وصل إلى أدنى معدل زحف عند إجهادات زحف أقل بكثير، بنحو عقد من الزمن، مقارنةً بنظيره المشكّل بالطرق التقليدية. [ 34 ] يُعتقد أن البنية الخلوية هي السبب الرئيسي للاختلافات في سلوك التشوه، خاصةً خلال مرحلة الزحف الأولى، وذلك لأنها تحدّ من قدرة المادة على التصلب بالتشكيل. كما أن مقاومة الشد القصوى (UTS) أقل أيضًا في عينات التصنيع بالإضافة (AM) نظرًا لأن التصلب بالتشكيل يكون ضئيلاً. [ 35 ]

يحدث الكسر في المادة المصنعة بتقنية الطباعة الانتقائية بالليزر (SLM) بشكل رئيسي بين الحبيبات. ويؤدي تلف حدود الحبيبات إلى التصدع، ومن ثم إلى انهيار المادة. وينتج التشوه ويتسارع بفعل ظهور الرواسب عند حدود الحبيبات. ومن المحتمل أن طاقة خطأ التراص العالية (SFE) لصلب 316L المصنّع بتقنية الطباعة الانتقائية بالليزر (SLM) قد ساهمت أيضًا في سلوكه الزحفي. [ 34 ]

التطبيقات

تُعدّ التطبيقات الأكثر ملاءمةً لعملية الصهر الانتقائي بالليزر هي تلك التي تتضمن أشكالًا هندسية وهياكل معقدة ذات جدران رقيقة وفراغات أو قنوات مخفية، أو تلك التي تتطلب كميات صغيرة. ويمكن تحقيق ميزة إضافية عند إنتاج أشكال هجينة تجمع بين الأشكال الصلبة والجزئية أو الشبكية لتكوين جسم واحد، مثل ساق مفصل الورك أو تجويف الحُق أو غيرها من الغرسات العظمية التي تُعزز فيها هندسة السطح عملية الاندماج العظمي . ويركز جزء كبير من العمل الرائد في تقنيات الصهر الانتقائي بالليزر على الأجزاء خفيفة الوزن المستخدمة في صناعة الطيران [ 36 ]، حيث تُقيّد قيود التصنيع التقليدية، مثل الأدوات والوصول المادي إلى الأسطح للتشغيل الآلي، تصميم المكونات. وتتيح تقنية الصهر الانتقائي بالليزر بناء الأجزاء بشكل تراكمي لتشكيل مكونات قريبة من الشكل النهائي، بدلاً من إزالة المواد الزائدة [ 37 ] .

تتسم تقنيات التصنيع التقليدية ذات الإنتاج الضخم بتكلفة إعداد مرتفعة نسبيًا (مثل قولبة الحقن ، والتشكيل ، والصب الاستثماري ). في حين أن تقنية الطباعة الانتقائية بالليزر (SLM) تعاني حاليًا من ارتفاع تكلفة القطعة الواحدة نظرًا لحساسيتها للوقت والتكاليف الرأسمالية الإجمالية للمعدات. ومع ذلك، بالنسبة لكميات محدودة من القطع المصممة حسب الطلب، تظل هذه العملية جذابة لعدد من الاستخدامات. وينطبق هذا، على سبيل المثال، على قطع الغيار للمعدات والآلات القديمة (مثل السيارات الكلاسيكية) أو المنتجات المصممة حسب الطلب مثل الغرسات المصممة خصيصًا لكل مريض.

أظهرت الاختبارات التي أجراها مركز مارشال لرحلات الفضاء التابع لناسا ، والذي يجري تجارب على هذه التقنية لتصنيع بعض الأجزاء التي يصعب تصنيعها من سبائك النيكل لمحركات الصواريخ J-2X و RS-25 ، أن الأجزاء التي يصعب تصنيعها والمصنعة بهذه التقنية تكون أضعف قليلاً من الأجزاء المطروقة والمطحونة، ولكنها غالباً ما تتجنب الحاجة إلى اللحام الذي يمثل نقاط ضعف. [ 36 ]

تُستخدم هذه التقنية لتصنيع أجزاء مباشرة لمجموعة متنوعة من الصناعات، بما في ذلك صناعات الطيران والفضاء، وطب الأسنان، والطب، وغيرها من الصناعات التي تتطلب أجزاء صغيرة إلى متوسطة الحجم وعالية التعقيد، بالإضافة إلى صناعة الأدوات لإنتاج حشوات أدوات مباشرة أو تلك التي تتطلب فترات تسليم قصيرة. تُستخدم هذه التقنية في كلٍ من النماذج الأولية السريعة، حيث تُقلل من وقت تطوير المنتجات الجديدة، والتصنيع الإنتاجي كطريقة موفرة للتكاليف لتبسيط عمليات التجميع والهندسة المعقدة. [ 38 ]

تستخدم جامعة نورث وسترن بوليتكنيكال في الصين نظامًا مشابهًا لتصنيع أجزاء هيكلية من التيتانيوم للطائرات. [ 39 ] وتشير دراسة أجرتها شركة إيرباص للدفاع والفضاء (EADS) إلى أن استخدام هذه العملية من شأنه أن يقلل من المواد والنفايات في تطبيقات صناعة الطيران والفضاء. [ 40 ]

في الخامس من سبتمبر/أيلول 2013، نشر إيلون ماسك على تويتر صورةً لحجرة محرك صاروخ سوبر دراكو التابع لشركة سبيس إكس، والمُبرّد بتقنية التبريد التجديدي، وهي تخرج من طابعة ثلاثية الأبعاد معدنية من طراز EOS، مشيرًا إلى أنها مصنوعة من سبيكة إنكونيل الفائقة. [ 41 ] وفي خطوة مفاجئة، أعلنت سبيس إكس في مايو/أيار 2014 أن النسخة المُؤهلة للطيران من محرك سوبر دراكو مطبوعة بالكامل ، وهو أول محرك صاروخي مطبوع بالكامل . ويعمل المحرك، المصنوع من سبيكة إنكونيل، وهي سبيكة من النيكل والحديد، بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام التلبيد الليزري المباشر للمعادن، عند ضغط حجرة يبلغ 6900 كيلوباسكال (1000 رطل لكل بوصة مربعة) ودرجة حرارة عالية جدًا. وتُحفظ المحركات داخل غلاف واقٍ مطبوع، بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد أيضًا، لمنع انتشار الأعطال في حالة تعطل المحرك. [ 42 ] [ 43 ] [ 44 ] أكمل المحرك اختبار التأهيل الكامل في مايو 2014، ومن المقرر أن يقوم بأول رحلة فضائية مدارية له في أبريل 2018. [ 45 ] 

كانت القدرة على طباعة الأجزاء المعقدة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد عاملاً أساسياً لتحقيق هدف تقليل كتلة المحرك. ووفقًا لإيلون ماسك ، "إنه محرك معقد للغاية، وكان من الصعب جدًا تشكيل جميع قنوات التبريد ورأس الحقن وآلية الخنق. وكانت القدرة على طباعة سبائك متطورة عالية القوة... أمرًا بالغ الأهمية لإنشاء محرك سوبر دراكو بالشكل الذي هو عليه الآن." [ 46 ] تقلل عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد لمحرك سوبر دراكو بشكل كبير من وقت الإنتاج مقارنةً بالأجزاء المصبوبة التقليدية، و"تتميز بقوة ومتانة ومقاومة للكسر فائقة ، مع تباين أقل في خصائص المواد ." [ 47 ]

وفي عام 2018 أيضاً، وافقت إدارة الغذاء والدواء الأمريكية على أول غرسة للعمود الفقري مطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد مصنوعة من التيتانيوم باستخدام تقنية الطباعة الانتقائية بالليزر. [ 48 ]

التطبيقات الصناعية

  • صناعة الطيران والفضاء – قنوات الهواء، والتجهيزات، أو الحوامل التي تحمل أدوات طيران محددة، تلبي تقنية التلبيد بالليزر احتياجات كل من قطاع الطيران التجاري والعسكري
  • الطاقة – يمكن استخدام تقنية الصهر بالليزر لإنتاج مراوح مضخات مبتكرة، ومفاعلات عالية الضغط، وقطع غيار يصعب العثور عليها.
  • التصنيع – يمكن لتقنية التلبيد بالليزر أن تخدم أسواقًا متخصصة بكميات منخفضة وبتكاليف تنافسية. فهي مستقلة عن وفورات الحجم، مما يحرر من التركيز على تحسين حجم الدفعة.
  • الأجهزة الطبية – تُعدّ الأجهزة الطبية منتجات معقدة وعالية القيمة، ويجب أن تلبي متطلبات العملاء بدقة. ولا تقتصر هذه المتطلبات على التفضيلات الشخصية للمستخدم فحسب، بل تشمل أيضًا الالتزام بالمتطلبات والمعايير القانونية التي تختلف اختلافًا كبيرًا بين المناطق. ويؤدي هذا إلى تنوع كبير في المنتجات، وبالتالي إلى انخفاض كمياتها المعروضة. إضافةً إلى ذلك، يزداد الاهتمام البحثي بالتصنيع الإضافي للمعادن القابلة للتحلل الحيوي لإنتاج الغرسات. [ 49 ]
  • النماذج الأولية – يمكن أن يساعد التلبيد بالليزر في توفير نماذج أولية للتصميم والوظائف. ونتيجة لذلك، يمكن بدء الاختبارات الوظيفية بسرعة ومرونة. وفي الوقت نفسه، يمكن استخدام هذه النماذج الأولية لقياس مدى قبول العملاء المحتملين. [ 50 ]
  • الأدوات – تلغي العملية المباشرة الحاجة إلى توليد مسار الأداة وعمليات التشغيل المتعددة مثل التفريغ الكهربائي. يتم تصنيع حشوات الأدوات خلال ليلة واحدة أو حتى في غضون ساعات قليلة. كما يمكن استخدام حرية التصميم لتحسين أداء الأداة، على سبيل المثال من خلال دمج قنوات تبريد متوافقة في الأداة. [ 51 ]

تطبيقات أخرى

  • أجزاء ذات تجاويف، وانحناءات، وزوايا سحب
  • نماذج الملاءمة والشكل والوظيفة
  • الأدوات والتجهيزات والقوالب
  • قنوات تبريد متوافقة
  • الدوارات والمراوح
  • الأقواس المعقدة [ 52 ]

يمكن أن ينتج عن عملية الصهر بالليزر هياكل كيميائية (معادن نقية، وأكاسيدها وكربيداتها ) ، وهياكل فيزيائية (متجانسة، وسبائك ، ومركبات ، وسبائك الذهب والحديد، وسبائك الذهب والكوبالت، وسبائك الذهب والنيكل ). [ 53 ]

محتمل

لا تزال تقنية الصهر الانتقائي بالليزر، أو التصنيع بالإضافة، والتي تُعرف أحيانًا بالتصنيع السريع أو النماذج الأولية السريعة ، في مراحلها الأولى، حيث لا يزال عدد مستخدميها قليلًا نسبيًا مقارنةً بالأساليب التقليدية كالتشكيل والصب والطرق التقليدية للمعادن. وكأي عملية أو أسلوب، يجب أن تتناسب تقنية الصهر الانتقائي بالليزر مع المهمة المطلوبة. وقد قامت قطاعات مثل صناعة الطيران والفضاء وجراحة العظام بتقييم هذه التقنية كعملية تصنيع. إلا أن عوائق قبولها مرتفعة، وتؤدي مسائل الامتثال إلى فترات طويلة من الاعتماد والتأهيل. ويتجلى ذلك في غياب معايير دولية متكاملة لقياس أداء الأنظمة المنافسة. والمعيار المعني هو ASTM F2792-10، وهو المصطلحات القياسية لتقنيات التصنيع بالإضافة.

الفرق عن التلبيد الانتقائي بالليزر (SLS)

يشير استخدام تقنية التلبيد الانتقائي بالليزر (SLS) إلى تطبيق هذه التقنية على مجموعة متنوعة من المواد، مثل البلاستيك والزجاج والسيراميك، بالإضافة إلى المعادن. [ 54 ] ما يميز تقنية الطباعة الانتقائية بالليزر (SLM) عن غيرها من تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد هو قدرتها على صهر المسحوق بالكامل، بدلاً من تسخينه إلى درجة حرارة محددة تسمح بدمج حبيباته، مما يتيح التحكم في مسامية المادة . من ناحية أخرى، تتفوق تقنية SLM على تقنية SLS باستخدام الليزر لصهر المعدن بالكامل، أي أن المسحوق لا يُدمج معًا، بل يُسيّل لفترة كافية لصهر حبيباته وتكوين جزء متجانس . لذلك، تُنتج تقنية SLM أجزاءً أقوى نظرًا لانخفاض المسامية وزيادة التحكم في البنية البلورية، مما يساعد على منع تلف الأجزاء . إضافةً إلى ذلك، يمكن إدخال أنواع معينة من الجسيمات النانوية ذات تطابق شبكي منخفض، وتراص ذري متماثل على طول مستويات بلورية متطابقة، واستقرار ديناميكي حراري، في مسحوق المعدن لتكون بمثابة نوى لتنقية الحبيبات، مما يُتيح الحصول على بنى مجهرية متساوية المحاور وخالية من الشقوق وذات حبيبات دقيقة. [ 55 ] ومع ذلك، فإن تقنية الطباعة الانتقائية بالليزر (SLM) لا تكون ممكنة إلا عند استخدام مسحوق معدني واحد.

فوائد

تتميز تقنية الطباعة الانتقائية بالليزر (SLM) بالعديد من المزايا مقارنةً بتقنيات التصنيع التقليدية. ولعل أبرزها القدرة على إنتاج قطعة فريدة بسرعة، إذ لا تتطلب أدوات خاصة، ويمكن تصنيع القطع في غضون ساعات.

تُعدّ تقنية الطباعة الانتقائية بالليزر (SLM) إحدى تقنيات التصنيع الإضافي القليلة المستخدمة في الإنتاج. وبما أن المكونات تُبنى طبقةً تلو الأخرى، فمن الممكن تصميم خصائص داخلية وممرات لا يمكن تصنيعها بالصب أو التشكيل الآلي. كما يُمكن تبسيط الأشكال الهندسية المعقدة والتجميعات متعددة المكونات إلى أجزاء أخف وزنًا وأقل عددًا، ما يُقلل من تكلفة التجميع. ولا تتطلب تقنية الطباعة الانتقائية بالليزر أدوات خاصة كالصب ، ما يجعلها مناسبة للإنتاج بكميات صغيرة.

الأثر البيئي

توجد مكونات وبيئات واعتبارات مادية متنوعة تؤثر على الأثر البيئي لعملية الطباعة الانتقائية بالليزر (SLM). أولًا، تُساهم الطاقة المُستَخدَمة في تصنيع الطابعة، التي تضم أكثر من 500 قطعة، بحوالي 124,000 ميغا جول لطابعة رينيشو AM250 القياسية. [ 56 ] المادة الأبرز هي الفولاذ، وهو قابل لإعادة التدوير بنسبة 100%. [ 57 ] وللاستفادة القصوى من إمكانية إعادة التدوير، يُمكن تطبيق نهج "من المهد إلى المهد" لضمان التخلص السليم من جميع الأجزاء الفولاذية عند انتهاء عمرها الافتراضي من خلال تفكيكها. غالبًا ما يكون استهلاك الكهرباء هو الجزء الأكثر استهلاكًا للطاقة في الطابعة، حيث تُساهم الليزرات عالية الطاقة، والمبردات، والتكوينات، وفصل الأجزاء في ذلك. كما أن انخفاض حجم الأجزاء، وزيادة وقت التشغيل، وزيادة وقت الخمول (تشغيل المبردات)، والتصنيع بالتفريغ الكهربائي (EDM) كلها عوامل تزيد من استهلاك الطاقة. قد يصل استهلاك الطاقة في الموقع أثناء الاستخدام إلى حوالي 640 ميجا جول لكل قطعة، بينما يبلغ الاستهلاك الأمثل حوالي 40 ميجا جول لكل قطعة. ومن أهم العوامل التي يمكن تحسينها لتعزيز الاستدامة البيئية استخدام الطاقة المتجددة بالكامل بدلاً من الكهرباء المولدة من الغاز أو الفحم. وبالنظر إلى الطاقة الكامنة في دورة حياة المنتج، نجد أن عمليات الطباعة الأقل كفاءة تستهلك أكثر من 2400 ميجا جول لكل قطعة، بينما قد تصل الطاقة في العمليات الأكثر كفاءة إلى 140 ميجا جول فقط لكل قطعة. في النهاية، يعتمد إجمالي الطاقة الكامنة لجميع القطع المصنعة على عوامل عديدة، ولكنه يكون في الغالب هو السائد خلال مرحلة الطباعة، وتحديدًا خلال فترات التوقف الطويلة وعملية إزالة القطع بعد التصنيع باستخدام التفريغ الكهربائي. ويُستثنى من ذلك بيئات البحث حيث لا يُستخدم الجهاز باستمرار، وفي هذه الحالة، تكون الطاقة الكامنة الناتجة عن عمليات التصنيع الأولية هي السائدة.

تختلف تكاليف النقل باختلاف المصانع والمستهلكين، إلا أن هذه القيم غالبًا ما تكون ضئيلة (أقل من 1%) مقارنةً بجوانب أخرى مؤثرة للغاية في دورة حياة الطباعة الانتقائية بالليزر. ومن العوامل الأخرى التي تُعتبر ضئيلة، وإن كانت متغيرة أحيانًا: استخدام الغاز الخامل، ونفايات المواد (المسحوق)، والمواد المستخدمة، والتذرية، والتخلص من مكونات الآلة.

اعتمادًا على القطعة المصنعة واستخدامها المقصود، يمكن لتقنية الطباعة الانتقائية بالليزر (SLM) أن تساعد في إنتاج قطع أخف وزنًا ذات أبعاد معقدة، مما يقلل من استهلاك الطاقة في عمليات التصنيع اللاحقة، مثل التصنيع بالتفريغ الكهربائي (EDM) أو التصنيع باستخدام التحكم الرقمي بالحاسوب (CNC) ، ويخفض وزن القطعة. [ 58 ] [ 59 ] غالبًا ما لا يمكن إجراء مقارنة مباشرة إلا بالنظر إلى القطع المصنعة بعمليتين مختلفتين. على سبيل المثال، شفرة توربين مصنعة بتقنية الصب الاستثماري وتقنية الطباعة الانتقائية بالليزر، حيث استُخدم 10853.34 كيلوواط ساعة و10181.57 كيلوواط ساعة لتصنيع القطعة نفسها، على التوالي. [ 60 ] كما ساهمت عمليات التصنيع التقليدية في انبعاث 7325 كيلوغرامًا من ثاني أكسيد الكربون ، بينما بلغت انبعاثات الطباعة الانتقائية بالليزر 7027 كيلوغرامًا . هذا يعني أنه في هذا السيناريو المحدد، تُعد الطباعة الانتقائية بالليزر مفيدة بنسبة 4%، وهو ما قد يكون ذا أهمية كبيرة على مستوى 25578 طائرة حول العالم. [ 61 ] مثال آخر هو  تقليل الوزن بمقدار كيلوغرام واحد من خلال جسم صمام هيدروليكي، مما يُقدّر بتوفير 24,500 لتر من وقود الطائرات و63 طنًا من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بفضل التصميم خفيف الوزن وتقليل المواد المستخدمة مقارنةً بأساليب التصنيع التقليدية. [ 59 ] غالبًا ما تكون تقنية الطباعة الانتقائية بالليزر (SLM) خيارًا أكثر استدامة نظرًا لانخفاض استخدام المواد الخام، واستخدام أدوات أقل تعقيدًا، وإمكانية إنتاج أجزاء خفيفة الوزن، والحصول على أشكال نهائية شبه مثالية، والتصنيع حسب الطلب. [ 62 ]

قيود

قد تكون جوانب الحجم وتفاصيل الميزات وتشطيب السطح، بالإضافة إلى أخطاء الطباعة على المحور Z، من العوامل التي يجب مراعاتها قبل استخدام هذه التقنية. مع ذلك، من خلال تخطيط عملية الطباعة في الجهاز، حيث تُبنى معظم الميزات على المحورين X وY أثناء وضع المادة، يمكن التحكم بدقة في تفاوتات الميزات. عادةً ما يتطلب الحصول على أسطح ناعمة للغاية أو ذات مظهر لامع تلميعًا.

في أدوات الإنتاج، يجب مراعاة كثافة مادة القطعة النهائية أو الحشوة قبل استخدامها. على سبيل المثال، في حشوات قولبة الحقن، ستؤدي أي عيوب سطحية إلى عيوب في القطعة البلاستيكية، ويجب أن تتطابق الحشوات مع قاعدة القالب بدرجة حرارة مناسبة وسطح ملائم لتجنب المشاكل.

بغض النظر عن نظام المواد المستخدم، فإن عملية الطباعة الانتقائية بالليزر تترك سطحًا خشنًا بسبب "حجم جزيئات المسحوق، وتسلسل البناء الطبقي، وانتشار مسحوق المعدن قبل التلبيد بواسطة آلية توزيع المسحوق". [ 63 ]

قد تكون عملية إزالة الهيكل الداعم المعدني والمعالجة اللاحقة للجزء الناتج عملية تستغرق وقتًا طويلاً وتتطلب استخدام آلات التشغيل الآلي ، وآلات EDM و/أو آلات الطحن التي تتمتع بنفس مستوى الدقة التي توفرها آلة RP.

يُمكن لتلميع الأجزاء المصنعة بتقنية الطباعة الانتقائية بالليزر (SLM) عن طريق صهر سطحي سطحي تقليل خشونة السطح باستخدام شعاع ليزر سريع الحركة يوفر "طاقة حرارية كافية لإذابة النتوءات السطحية. ثم تتدفق الكتلة المنصهرة إلى تجاويف السطح بفعل التوتر السطحي والجاذبية وضغط الليزر ، مما يقلل من الخشونة." [ 63 ]

عند استخدام آلات النماذج الأولية السريعة، تحتاج ملفات .stl ، التي لا تحتوي إلا على بيانات الشبكة الخام بصيغة ثنائية (المولدة من SolidWorks أو CATIA أو غيرها من برامج التصميم بمساعدة الحاسوب الرئيسية)، إلى تحويل إضافي إلى ملفات .cli و .sli (الصيغة المطلوبة للآلات غير المتخصصة في الطباعة المجسمة). [ 64 ] يقوم البرنامج بتحويل ملفات .stl إلى ملفات .sli ، وكما هو الحال مع بقية العملية، قد تكون هناك تكاليف مرتبطة بهذه الخطوة.

مكونات الآلة

تشمل المكونات النموذجية لآلة الطباعة الانتقائية بالليزر (SLM): مصدر الليزر، والأسطوانة، ومكبس المنصة، ولوحة البناء القابلة للإزالة، ومسحوق التغذية، وجرعات التغذية (مثل المكبس)، والبصريات والمرايا. [ 65 ] يبلغ حجم مساحة البناء النموذجية في معظم المنصات (على سبيل المثال، لـ EOS M 290 [ 66 ] ) 250 × 250 × 325  مم، مع إمكانية "تكبير" أجزاء متعددة في وقت واحد.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "شركة رائدة في مجال الطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن" . مجموعة حلول SLM AG.
  2. ↑ "DMLS | التلبيد الليزري المباشر للمعادن | ما هو DMLS؟" . أتلانتيك بريسيجن. مؤرشف من الأصل في 12 أغسطس 2018. تم الاطلاع عليه في 16 مارس 2018 .
  3. ↑ "التلبيد الليزري المباشر للمعادن" . Xometry.
  4. ^ دي 19649865 ، ماينرز، فيلهلم؛ Wissenbach، Konrad & Gasser، Andres، "جسم على شكل نموذج أولي خاص أو إنتاج قطع غيار بديلة"، نُشر في 12 فبراير 1998، وتم تعيينه لشركة Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der Angewandten Forschung eV 
  5. ↑ "الطباعة ثلاثية الأبعاد بتقنية DMLS مقابل الطباعة ثلاثية الأبعاد بتقنية SLM لتصنيع المعادن" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 نوفمبر 2017 .
  6. ↑ "تقنية صهر الحزمة الإلكترونية EBM® - في طليعة التصنيع الإضافي" . مؤرشف من الأصل في 5 فبراير 2020. تم الاطلاع عليه في 15 نوفمبر 2017 .
  7. ↑ "تقنية التلبيد الليزري المباشر للمعادن (DMLS) مع ProtoLabs.com" . ProtoLabs.
  8. ↑ نعمة الله، محمد رضا؛ جهادكبر، أحمد رضا؛ مهطبي، محمد جواد؛ الاهينية، محمد (2019). “التصنيع الإضافي (AM)”. المعادن للأجهزة الطبية الحيوية . ص 331 – 353. دوى : 10.1016 / B978-0-08-102666-3.00012-2 . رقم ISBN  978-0-08-102666-3. S2CID 188930610 . 
  9. ↑ "كيف تعمل تقنية التلبيد الليزري المباشر للمعادن (DMLS) فعلياً" . مدونة الطباعة ثلاثية الأبعاد | i.materialise . 8 يوليو 2016.
  10. ↑ "حلم المهندس: جنرال إلكتريك تكشف النقاب عن طابعة ثلاثية الأبعاد ضخمة للمعادن | أخبار جنرال إلكتريك" . www.ge.com . تاريخ الاطلاع: 18 يوليو 2020 .
  11. ↑ "شركة VELO3D تطلق طابعة معدنية ثلاثية الأبعاد صناعية كبيرة الحجم بارتفاع متر واحد، مع جامعة كنست-غودوين كأول عميل لها" . www.businesswire.com . 14 أبريل 2020. تاريخ الاطلاع: 18 يوليو 2020 .
  12. ↑ تان، سي. (2018). "الصهر الانتقائي بالليزر للتنغستن النقي عالي الأداء: تصميم المعلمات، وسلوك التكثيف ، والخواص الميكانيكية" . مجلة العلوم والتكنولوجيا للمواد المتقدمة ، 19 (1): 370-380 . Bibcode : 2018STAdM..19..370T . doi : 10.1080/14686996.2018.1455154 . PMC 5917440. PMID 29707073 .  
  13. ↑ يولتون، سي إف؛ فرويس، فرانسيس إتش (سام) (2015)، "إنتاج مسحوق التيتانيوم التقليدي" ، علم مساحيق التيتانيوم ، إلسيفير، ص 21-32 ، تم الاطلاع عليه في 12 مارس 2024 
  14. ↑ فايد، إسلام م.؛ سعداتي، محمد؛ شهرياري، داوود؛ برايلوفسكي، فلاديمير؛ جاهزي، محمد؛ مدراج، مأمون (21 يناير 2021). "تأثير مدة التجانس ومعالجة المحلول على السلوك الميكانيكي لسبائك إنكونيل 718 المصنعة بتقنية دمج مسحوق الليزر عند درجات الحرارة المرتفعة" . التقارير العلمية . 11 (1): 2020. doi : 10.1038/s41598-021-81618-5 . PMC 7820609. PMID 33479475 .  
  15. ↑ "التصنيع الإضافي" . شركة كيميرا الدولية . مؤرشف من الأصل في 18 يناير 2021. تم الاطلاع عليه في 29 أكتوبر 2019 .
  16. ↑ "مواد EOS المعدنية للتصنيع الإضافي" . www.eos.info .
  17. 1 2 3 4 مانفريدي، دييغو؛ كاليجنانو، فلافيانا؛ كريشنان، مانيكافاساجام؛ كانالي، ريكاردو؛ أمبروسيو، إليسا باولا؛ أتزيني، إليونورا (2013). "من المساحيق إلى الأجزاء المعدنية الكثيفة: توصيف سبيكة ALSiMg تجارية مُعالجة بتقنية التلبيد الليزري المباشر للمعادن" . المواد . 6 ( 3): 856-869 . Bibcode : 2013Mate....6..856M . doi : 10.3390/ma6030856 . PMC 5512803. PMID 28809344 .  
  18. ^ كو، ين لينغ؛ هوريكاوا، شوتا؛ كاكيهي ، كوجي (مارس 2017). “تأثيرات اتجاه البناء والمعالجة الحرارية على خصائص الزحف للسبائك الفائقة Ni-base المبنية عن طريق التصنيع الإضافي”. مادة النص . 129 : 74– 78. دوى : 10.1016/j.scriptamat.2016.10.035 .
  19. ↑ جيا، تشينغبو؛ غو، دونغدونغ (فبراير 2014). "التصنيع الإضافي بتقنية الصهر الانتقائي بالليزر لأجزاء من سبيكة إنكونيل 718 الفائقة: التكثيف، والبنية المجهرية، والخواص". مجلة السبائك والمركبات . 585 : 713-721 . doi : 10.1016/j.jallcom.2013.09.171 .
  20. أبو الخير ، نسما ت .؛ سيمونيلي، ماركو؛ باري، لوك؛ آش كروفت، إيان؛ تاك، كريستوفر؛ هاغ، ريتشارد (ديسمبر 2019). "الطباعة ثلاثية الأبعاد لسبائك الألومنيوم: التصنيع الإضافي لسبائك الألومنيوم باستخدام الصهر الانتقائي بالليزر" . التقدم في علوم المواد . 106 100578. doi : 10.1016/j.pmatsci.2019.100578 .
  21. ↑ بانويساواس، تشينابات؛ تانغ، يوانبو تي؛ ريد، روجر سي. (11 مايو 2020). "الطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن كتقنية ثورية للسبائك الفائقة" . مجلة نيتشر كوميونيكيشنز . 11 (1): 2327. Bibcode : 2020NatCo..11.2327P . doi : 10.1038/s41467-020-16188-7 . PMC 7214413. PMID 32393778 .  
  22. ↑ تشانغ، بي؛ لي، يونغتاو؛ باي، تشيان (2017). "آليات تكوين العيوب في الصهر الانتقائي بالليزر: مراجعة" . المجلة الصينية للهندسة الميكانيكية . 30 (3): 515-527 . Bibcode : 2017ChJME..30..515Z . doi : 10.1007/s10033-017-0121-5 . S2CID 34224509 . 
  23. ↑ بانويساواس، تشينابات؛ بيرومال، باما؛ وارد، ر. مارك؛ تيرنر، ناثانيل؛ تيرنر، ريتشارد ب.؛ بروكس، جيفري و.؛ باسوالتو، هيكتور س. (1 مارس 2017). "تكوين الثقب الرئيسي والمسامية الناتجة عن تدفق السوائل الحرارية أثناء لحام الانصهار بالليزر في سبائك التيتانيوم: تجريبي ونمذجة" . أكتا ماتيريليا . 126 : 251-263 . Bibcode : 2017AcMat.126..251P . doi : 10.1016/j.actamat.2016.12.062 . S2CID 55440833 . 
  24. ↑ دوبروف، أ. ف.؛ ميرزاده، ف. خ.؛ دوبروف، ف. د. (ديسمبر 2019). "حول محاكاة نمو التغصنات أثناء عملية الصهر الانتقائي بالليزر متعدد المسارات" . مجلة الفيزياء: سلسلة المؤتمرات . 1410 (1) 012026. رمز Bibcode : 2019JPhCS1410a2026D . doi : 10.1088/1742-6596/1410/1/012026 .
  25. ↑ مارتن، أيدن أ.؛ كالتا، نيكولاس ب. (30 أبريل 2019). "ديناميكيات تكوين المسام أثناء التصنيع الإضافي بتقنية دمج مسحوق الليزر" . مجلة نيتشر كوميونيكيشنز . 10 (1): 1987. Bibcode : 2019NatCo..10.1987M . doi : 10.1038/s41467-019-10009-2 . PMC 6491446. PMID 31040270 .  
  26. ↑ باجاج، ب.؛ هاريهاران، أ.؛ كيني، أ.؛ كورنشتاينر، ب.؛ رابي، د.؛ ياغل، إي. أ. (20 يناير 2020). "الفولاذ في التصنيع الإضافي: مراجعة لبنيته المجهرية وخصائصه". علم وهندسة المواد: أ . 772 138633. doi : 10.1016/j.msea.2019.138633 . hdl : 21.11116/0000-0005-9538-4 .
  27. ↑ نيو، هـ. ج.؛ تشانغ، إ. ت. هـ. (نوفمبر 1999). "عدم استقرار مسارات المسح في التلبيد الانتقائي بالليزر لمسحوق الفولاذ عالي السرعة". سكريبت ماتيرياليا . 41 (11): 1229-1234 . doi : 10.1016/S1359-6462(99)00276-6 .
  28. ↑ غو، دونغدونغ (2015). التصنيع الإضافي بالليزر للمواد عالية الأداء . برلين، هايدلبرغ: سبرينغر. ISBN 978-3-662-46089-4.
  29. ↑ بوبكوفا، د.س.؛ روسلانوف، إ.م.؛ زيلياكوف، أ.ي.؛ بيليكوف، س.ف. (19 يناير 2021). "تأثير نمط الصهر الانتقائي بالليزر على ترسيب الأطوار الثانوية في فولاذ 316L أثناء المعالجة الحرارية اللاحقة" . سلسلة مؤتمرات IOP: علوم وهندسة المواد . 1029 (1) 012053. Bibcode : 2021MS & E.1029a2053P . doi : 10.1088/1757-899x/1029/1/012053 .
  30. 1 2 ليفاندوفسكي، جون جيه؛ سيفي، محسن (1 يوليو 2016). "التصنيع الإضافي للمعادن: مراجعة للخواص الميكانيكية" . المراجعة السنوية لبحوث المواد . 46 (1): 151-186 . Bibcode : 2016AnRMS..46..151L . doi : 10.1146/annurev-matsci-070115-032024 . ISSN 1531-7331 . 
  31. سون ، كوانغ تاي؛ فان ، تي كيو؛ ليفين، إل إي؛ كيم، كيو سيك؛ لي، كي آن؛ أهلفورس، ماغنوس؛ كاسنر، إم إي (مارس 2021). "خصائص الزحف والكسر لسبائك إنكونيل 625 المصنعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد" . مجلة ماتيرياليا . 15 101021. doi : 10.1016/j.mtla.2021.101021 . S2CID 233859977 . 
  32. ↑ سميث، تي إم؛ طومسون، إيه سي؛ غاب، تي بي؛ بومان، سي إل؛ كانتزوس، سي إيه (15 يونيو 2020). "إنتاج فعال لسبيكة متعددة العناصر الرئيسية عالية الأداء مُقوّاة بالتشتت" . التقارير العلمية . 10 (1). مجموعة نيتشر للنشر: 1-9 . doi : 10.1038/s41598-020-66436-5 . PMC 7296023. تاريخ الاسترجاع: 11 نوفمبر 2024 . 
  33. ↑ شميدل، ألكسندر؛ بوركهارت، كريستينا؛ هينكل، سيباستيان؛ وايدنر، أنيا؛ بيرمان، هورست (نوفمبر 2021). "دراسات حول إجهاد دورات عالية جدًا على مقاومة الإجهاد لسبائك إنكونيل 718 المصنعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد والمصنعة بالطرق التقليدية عند درجة حرارة 873 كلفن" . المعادن . 11 (11): 1682. doi : 10.3390/met11111682 . ISSN 2075-4701 . 
  34. 1 2 أفيلا كالديرون، لوس أنجلوس؛ ريمر، ب. شريفر، S .؛ أولبريشت، أ.؛ أجودو جاكوم، إل؛ سومر، ك. موهر، ج. سكروتسكي، ب. إيفانز أ. (يناير 2022). "سلوك الضرر الزاحف والزحف للفولاذ المقاوم للصدأ 316L المصنع بدمج طبقة مسحوق الليزر" . علوم وهندسة المواد: أ . 830 142223. دوى : 10.1016/j.msea.2021.142223 . S2CID 240096090 . 
  35. ↑ موور، تود م.؛ لونغ، مايكل ج. (يناير 2016). "السلوك الميكانيكي للمواد المصنعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد والمدمجة بالليزر على طبقة مسحوقية" . علم وهندسة المواد: أ . 651 : 198-213 . doi : 10.1016/j.msea.2015.10.068 .
  36. 1 2 لاري غرينماير (9 نوفمبر 2012). "خطط ناسا لطباعة أجزاء محركات الصواريخ بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد قد تعزز توجه التصنيع الأوسع نطاقًا" . مجلة ساينتفك أمريكان . تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 نوفمبر 2012 .
  37. ↑ أبو الخير، نسما ت.؛ إيفريت ، نيكولا م.؛ آش كروفت، إيان؛ تاك، كريس (أكتوبر 2014). "تقليل المسامية في أجزاء AlSi10Mg المصنعة بتقنية الصهر الانتقائي بالليزر" . التصنيع الإضافي . 1-4 : 77-86 . doi : 10.1016/j.addma.2014.08.001 .
  38. ↑ "شركات الطباعة ثلاثية الأبعاد تُشغّل أجزاء الإنتاج" . رابيد توداي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 أغسطس 2016 .
  39. ↑ جيايي، ليو (18 فبراير 2013). "الصين تُسوّق الطباعة ثلاثية الأبعاد في مجال الطيران" . زد نت . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 أغسطس 2016 .
  40. ↑ "شركة إي إيه دي إس للابتكار تجد أن الطباعة ثلاثية الأبعاد تقلل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنسبة 40%" (ملف PDF) . eos.info . تاريخ الاطلاع: 14 أكتوبر 2020 .
  41. ↑ @elonmusk (5 سبتمبر 2013). "غرفة صاروخ إنكونيل SuperDraco التابع لشركة SpaceX مع غلاف تبريد متجدد تخرج من طابعة EOS ثلاثية الأبعاد للمعادن" ( تغريدة ) . تم الاطلاع عليها بتاريخ 12 أغسطس 2016 - عبر تويتر .
  42. ↑ نوريس، جاي (30 مايو 2014). "شركة سبيس إكس تكشف النقاب عن مركبة دراغون "V2" ذات "الخطوة الكبيرة"" أسبوع الطيران . مؤرشف من الأصل في 31 مايو 2014. تم الاسترجاع في 30 مايو 2014. "
  43. ↑ كريمر، ميريام (30 مايو 2014). "شركة سبيس إكس تكشف النقاب عن مركبة دراغون V2 ​​الفضائية، وهي سيارة أجرة فضائية مأهولة لرواد الفضاء - تعرف على دراغون V2: سيارة الأجرة الفضائية المأهولة من سبيس إكس لرحلات رواد الفضاء" . space.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 30 مايو 2014 .
  44. ↑ بيرجين، كريس (30 مايو 2014). "شركة سبيس إكس تكشف النقاب عن مركبة دراغون V2 ​​الفضائية المأهولة" . NASAspaceflight.com . تاريخ الاطلاع: 6 مارس 2015 .
  45. ↑ هايني، آنا (5 أكتوبر 2017). "مواعيد رحلات الاختبار المستهدفة لبرنامج الطاقم التجاري التابع لناسا" . ناسا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 أكتوبر 2017 .
  46. ↑ فوست، جيف (30 مايو 2014). "شركة سبيس إكس تكشف النقاب عن "سفينة الفضاء الخاصة بها للقرن الحادي والعشرين"" . مجلة الفضاء الجديد . تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 مارس 2015 .
  47. ↑ "سبيس إكس تطلق جزءًا مطبوعًا بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى الفضاء، وتُنشئ حجرة محرك مطبوعة لرحلات الفضاء المأهولة" . سبيس إكس. 31 يوليو 2014. تم الاطلاع عليه في 6 مارس 2015. بالمقارنة مع الأجزاء المصبوبة بالطرق التقليدية، يتميز الجزء المطبوع بقوة ومتانة ومقاومة للكسر فائقة، مع تباين أقل في خصائص المواد. ... يتم تبريد الحجرة بشكل متجدد وطباعتها باستخدام إنكونيل، وهي سبيكة فائقة الأداء. أدت طباعة الحجرة إلى تقليل وقت التسليم بمقدار عشرة أضعاف مقارنةً بالتصنيع التقليدي - استغرقت العملية من الفكرة الأولية إلى أول اختبار احتراق ساخن ما يزيد قليلاً عن ثلاثة أشهر. خلال اختبار الاحتراق الساخن، ... تم تشغيل محرك سوبر دراكو في كل من وضعية الهروب أثناء الإطلاق ووضعية الاحتراق أثناء الهبوط، حيث نجح في التحكم في قوة الدفع بين 20% و100%. حتى الآن، تم تشغيل الحجرة أكثر من 80 مرة، مع أكثر من 300 ثانية من الاحتراق الساخن.
  48. ↑ «إدارة الغذاء والدواء الأمريكية توافق على أول غرسة للعمود الفقري مطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لعلاج إصابات متعددة» . صناعة الطباعة ثلاثية الأبعاد . ١٦ يناير ٢٠١٨. تم الاطلاع عليه بتاريخ ٦ مايو ٢٠٢٠ .
  49. ↑ تشين، يو؛ وين، بنغ؛ غو، هوي؛ شيا، داندان؛ تشنغ، يوفنغ؛ جاور، لوكاس؛ بوبراوي، راينهارت؛ فوشاج، ماكسيميليان؛ شليفنباوم، يوهانس هنريش (15 أكتوبر 2019). "التصنيع الإضافي للمعادن القابلة للتحلل الحيوي: الوضع الحالي للبحوث والآفاق المستقبلية" . مجلة أكتا بيوماتيريليا . المؤتمر الدولي العاشر للمعادن القابلة للتحلل الحيوي BIOMETAL2018. 98 : 3-22 . doi : 10.1016/j.actbio.2019.04.046 . ISSN 1742-7061 . PMID 31029830. S2CID 139100473 .   
  50. ^ ويدمان، توبياس. كروزر، لوكاس ب. كونهامر، ماتياس؛ شميد، أندرياس J.؛ ويهيميير، لارس؛ جاكش، سيباستيان. فريلينغهاوس، هنريك؛ لوهمان، أوليفر. شنايدر، هارالد. هيس، أرنو؛ كليتسينج ، ريجين فون (29 أبريل 2021). "بيئة عينة مرنة لدراسة المادة الناعمة في مصدر التشظي الأوروبي: الجزء الثاني - إعداد GISANS" . العلوم التطبيقية . 11 (9): 4036. دوى : 10.3390/app11094036 . ردمك 2076-3417 . 
  51. ↑ "تطبيقات الطباعة ثلاثية الأبعاد بالليزر" . تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد بالليزر. مؤرشف من الأصل في 1 أبريل 2017. تم الاطلاع عليه في 16 مارس 2018 .
  52. ↑ "التلبيد الليزري المباشر للمعادن" . ستراتاسيس للتصنيع المباشر . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 أبريل 2017 .
  53. ↑ الأكاديمية البولندية للعلوم (1 سبتمبر 2022). "الصهر بالليزر: عدد أقل من المجهولات في التخليق النانوي للمواد المركبة بالليزر" . Phys.org .
  54. ↑ "مقدمة في الطباعة ثلاثية الأبعاد - عمليات الإضافة" . 3dexperience.3ds.com .
  55. ↑ مارتن، جون هـ.؛ ياهاتا، برينان د.؛ هوندلي، جاكوب م.؛ ماير، جاستن أ.؛ شيدلر، توبياس أ.؛ بولوك، تريسا م. (21 سبتمبر 2017). "الطباعة ثلاثية الأبعاد لسبائك الألومنيوم عالية القوة" . مجلة نيتشر . 549 (7672): 365-369 . Bibcode : 2017Natur.549..365M . doi : 10.1038/nature23894 . PMID: 28933439. S2CID : 4460206 .  
  56. ↑ فالودي، جيريمي؛ باومرز، مارتن؛ ماسكري، إيان؛ هاغ، ريتشارد (2017). "الآثار البيئية للصهر الانتقائي بالليزر: هل الطابعة أم المسحوق أم الطاقة هي المهيمنة؟" . مجلة علم البيئة الصناعية . 21 (ملحق 1). doi : 10.1111/jiec.12528 . ISSN 1088-1980 . 
  57. ↑ برودبنت، كلير (1 نوفمبر 2016). "إمكانية إعادة تدوير الفولاذ: إثبات فوائد إعادة تدوير الفولاذ لتحقيق اقتصاد دائري" . المجلة الدولية لتقييم دورة الحياة . 21 (11): 1658-1665 . Bibcode : 2016IJLCA..21.1658B . doi : 10.1007/s11367-016-1081-1 . ISSN 1614-7502 . 
  58. ↑ عظيم، شاكر؛ نور، سحر؛ خالد، قاضي سلمان؛ خان، عاقب مسعود؛ بيمينوف، دانيل يوريفيتش؛ أحمد، عمران؛ بابر، عبد الرحمن؛ برونكو، كاتالين إي. (2020). "التصنيع المستدام والتحليل البارامتري للفولاذ الطري من الدرجة 60 باستخدام آلة التفريز CNC وطريقة تاغوشي" . المعادن . 10 (10): 1303. doi : 10.3390/met10101303 . hdl : 10044/1/83968 . ISSN 2075-4701 . 
  59. 1 2 بنغ، تاو؛ وانغ يانان. تشو، يي؛ يانغ، يانغ؛ يانغ، ييران؛ تانغ ، رينزونغ (1 ديسمبر 2020). "تقييم دورة حياة جسم الصمام الهيدروليكي الانتقائي المنتج بالذوبان بالليزر مع التصميم المتكامل وتحسين التصنيع: دراسة من المهد إلى البوابة" . التصنيع المضاف . 36 101530. دوى : 10.1016/j.addma.2020.101530 . ISSN 2214-8604 . S2CID 224907075 .  
  60. ^ توريس كاريلو، شارون. سيلر، هيكتور ر. فيلا، كارلوس؛ لوبيز، سيسيليو. رودريغيز ، سيرو أ. (10 فبراير 2020). "التحليل البيئي للصهر الليزري الانتقائي في تصنيع ريش توربينات الطيران" . مجلة الإنتاج الأنظف . 246 119068. دوى : 10.1016/j.jclepro.2019.119068 . اتش دي ال : 10251/161696 . ISSN 0959-6526 . S2CID 211329046 .  
  61. ↑ "أسطول الطائرات - عدد الطائرات في الخدمة 2021" . ستاتيستا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 نوفمبر 2022 .
  62. ↑ سالونيتيس، كونستانتينوس (2016)، "كفاءة الطاقة في عمليات التصنيع الإضافي باستخدام مسحوق المعادن"، في موثو، سوبرامانيان سينثيلكانان؛ سافالاني، مونيكا ماهيش (محرران)، دليل الاستدامة في التصنيع الإضافي: المجلد 2 ، البصمات البيئية والتصميم البيئي للمنتجات والعمليات، سنغافورة: سبرينغر، ص 1-29 ، doi : 10.1007/978-981-10-0606-7_1 ، ISBN  978-981-10-0606-7
  63. 1 2 "تحسين خشونة سطح الأجزاء المعدنية المصنعة بتقنية التلبيد الانتقائي بالليزر غير المباشر عن طريق تلميع السطح بالليزر" (ملف PDF) . جامعة تكساس في أوستن. 2001. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) في 4 مارس 2016. تم الاطلاع عليه في 12 أكتوبر 2015 .
  64. ↑ تحويل ملفات STL . stereolithography.com
  65. ↑ "دليل التصميم: التلبيد الليزري المباشر للمعادن (DMLS)" (ملف PDF) . Xometry.
  66. ↑ شركة EOS GmbH. "EOS M 290: الطابعة متعددة الاستخدامات لطباعة الأجزاء المعدنية ثلاثية الأبعاد" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 أكتوبر 2020 .
  • "كيف تعمل تقنية الصهر الانتقائي بالليزر" . THRE3D.com. مؤرشف من الأصل بتاريخ 21 فبراير 2014. تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 فبراير 2014 .
  • مدونة رابيد ميد