レーザーワイヤ蒸着システムのレーザーアライメント

 

2023 年 5 月 29 日| プレスリリース

 

レーザー ワイヤー デポジションの最新の同軸アーキテクチャでは、レーザーで生成された溶融プールにワイヤーベースの原料が供給されて 3D 部品が構築され、優れた材料特性を持つ大型で複雑な金属部品を低コストでクリーンかつ迅速に生成する方法が提供されます。

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積層造形用のレーザー ワイヤ デポジション システムは通常、中央から供給される材料で構成され、ノズルがワークピースに対して垂直に配置され、設定された距離で材料に集束するレーザービームが配置されます。場合によっては、これらは分割された高出力および単一出力のレーザーからのビームレット、または別のレーザー源からの独立したビームである場合があります。

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これらのシステムでは、焦点におけるレーザーとワイヤーの位置合わせを制御する必要があります。材料とレーザー焦点が完全に配置されていない場合、材料は周囲のビーズと完全に融合するのに十分な加熱を受けないため、ワークピースに欠陥が形成される可能性が高くなります。

 

この位置合わせステップは通常、目視で行われ、オペレータの豊富な経験と忍耐が必要です。レーザー ワイヤ デポジション システムがより広く受け入れられる技術になるにつれて、ユーザー ベースは研究指向の技術センターや大学から、機械工場や製造業の生産指向のオペレータに移行しています。この変更により、使いやすさとシステムのセットアップ時間も進化し、手動調整はもはや受け入れられません。 

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溶接ワイヤはスプールに保管されているため、この位置合わせが必要です。

パッケージから取り出したとき、各素材は異なるキャスト/曲率を持っています。材料は完全に真っ直ぐに納品されることはなく、ワイヤー矯正機を使用してこの曲がりを最小限に抑えることができますが、それでもセットアップや構成には経験豊富な手が必要です。

 

これは、システムがより広範囲の材料を使用することが予想される場合に特に当てはまります。つまり、延性のばらつきにより、各材料の鋳造が異なります。

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ワイヤーベースの金属 3D プリンターには、材料変更時の所要時間の短縮やクリーンアップの必要がないなど、粉末ベースのソリューションに比べて利点があるため、ユーザーにとってワイヤー矯正ベースのシステムでは不十分です。このため、Meltio は、レーザー スポットと材料の両方の位置を正確に決定すると同時に、オペレーターが各レーザーを理想的な位置に調整できるようにガイドするツールを開発することになりました。このスタンドアロン ツールの利点は、簡単なソフトウェア アップデートで従来の Meltio システムに接続して機能できることです。

 

システムアーキテクチャー

Meltio システムのプリントヘッドは 6 つの調整可能な光学アセンブリで構成されており、6 つの個別のレーザー光源と固定ワイヤー ノズルからの光がそれに結合されます。蒸着ヘッドにはデュアルワイヤ材料供給システムが搭載されており、溶融プールに供給される材料の量を常に正確に制御します。この蒸着ヘッドには、材料の力と材料の導電率に基づいて印刷プロセスを測定および調整する一連のセンサーが装備されています。

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レーザーの調整は、キネマティック光学マウントの調整と同様に、最終的な位置合わせに達すると、各光学アセンブリを正確に回転させて所定の位置にロックできる精密ネジ システムを通じて実行されます。各レーザーには、わずか数ミリワットの出力を持つ可視光パイロット/照準レーザーが装備されており、赤外線領域のメインビームではなくレーザーの位置合わせをガイドするために使用できます。

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アライメント用システムは、溶接ワイヤの位置だけでなく、個々のスポットの位置も把握する必要があります。Meltio は、カメラと光学フィルターおよび画像フィルターをベースにしたソリューションを設計しました。

タブレットと 3D プリンターまたはロボット統合用の取り付けソリューションが付属しているため、ユーザーは位置合わせ中に正しい位置に表示画面を表示できます。この位置合わせプロセスにより、オペレータは関連するプリンタ機能を制御できるようになり、パイロット レーザーと材料フィーダーがプロセスを可能な限り手間のかからないものにすることができます。

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位置合わせプロセスは、カメラを機械に設定することから始まります。その後、ノズルがカメラのセンサー面に接触するまで自動的に材料を押し出します。次に、カメラがワイヤーの位置を特定します。次に、照準レーザーが有効になり、タブレット画面にグリッドが描画され、各レーザーの理想的な位置が示されます。調整が完了したら、正しいレーザー位置を記録するために画像を保存できます。

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このシステムにより、レーザー システムの使用経験のないユーザーでも10 分以内に正確に調整できるため、技術サポートの必要性が大幅に軽減されます。

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レーザー ワイヤ デポジション システム全体の小さな部分であるにもかかわらず、レーザー アライメント ツールは、オペレーターのエラーを減らし、システムの信頼性と一貫性を高める上で大きな役割を果たします。

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