Directed Energy Deposition [DED]

(ang. Directed Energy Deposition)

Technologia wytwarzania przyrostowego polegająca na bezpośrednim, selektywnym tworzeniu warstwy materiału. Cechą charakterystyczną technologii DED jest podawanie materiału bezpośrednie do jeziorka stopionego metalu. W zależności od stosowanego urządzenia, proces topienia metalu może być prowadzony przy zastosowaniu różnych źródeł energii (np. wiązki lasera, wiązki elektronów czy plazmy).

Jako materiał wsadowy może być wykorzystany sferyczny proszek metalu o gradacji 45–150 µm lub drut o średnicy od 1 do 3 mm. Po zakończeniu procesu części poddawane są obróbce wykańczającej np. obróbce ubytkowej, obróbce cieplnej. Technologia DED pozwala wytwarzanie elementów o wysokich parametrach wytrzymałościowych, dodawanie dodatkowych cech do istniejących eluentów oraz regenerację eluentów niemożliwy do naprawy innymi technologiami.  

Directed Energy Deposition - an overview | ScienceDirect Topics

Etapy procesu Directed Energy Deposition: 

  1. Pierwszym krokiem jest umieszczenie metalowej płyty lub elementu na stole roboczym drukarki. 
  2. Wnętrze komory roboczej drukarki wypełniane jest gazem obojętnym – warunek ten nie jest konieczny. W technologii DED możliwe jest również prowadzenie procesu w nadmuchu gazu osłonowego (technologie stosujące źródło energii w postaci wiązki lasera – patrz rys. A). 
    W drugim przypadku (technologie stosujące źródło energii w postaci wiązki elektronów – rys. B), wewnątrz komory roboczej drukarki 3D wytwarzana jest próżnia.
  3. W pierwszym etapie energia wiązki lasera lub elektronów jest koncentrowana na powierzchni części lub podłoża w celu utworzenia jeziorka stopionego metalu. Następnie materiał w formie drutu lub proszku jest podawany bezpośrednio w miejsce koncentracji energii gdzie ulega stopieniu.  
  4. Głowica przemieszcza się zgonie ze ścieżką odzwierciedlającą geometrię wytwarzanego elementu. Natychmiast po przemieszczeniu głowicy metal krzepnie tworząc warstwę wydruku.  
  5. Materiał jest nakładany warstwa po warstwie zgodnie z powyższym schematem do chwili ukończenia elementu. 
  6. Po zakończeniu procesu druku, element poddaje się obróbce cieplnej w celu usunięcia naprężeń powstałych w procesie druku. 
  7. Następnie wydruki należy odciąć od płyty budowy. 
  8. Ostatnim etapem procesu jest obróbka wykańczającej. W zależności od potrzeb może to być poprawa powierzchni elementu (np. piaskowanie, szlifowanie, polerowanie lub dodawanie powłok) lub obróbka mechaniczna w celu uzyskania pożądanej dokładności wymiarowej. 

Zalety technologii Directed Energy Deposition: 

  • Możliwość tworzenia bardzo dużych elementów, 
  • Wysoka szybkość wytwarzania, 
  • Tworzenie detali o wysokiej gęstości, 
  • Możliwość naprawy uszkodzonych detali, 
  • Możliwość nakładania pokryć odpornych na ścieranie, korozję itp. 
  • Dodawanie metalowych elementów do istniejących części, 
  • Wytwarzanie detali z kilku materiałów w jednym procesie, 
  • W procesie może być wykorzystane wiele materiałów na przykład:  
    • stal nierdzewna: 316L, 304, 15-5PH, 17-4PH; 
    • stale narzędziowe: H13, 1.2709;  
    • stopy niklu: Inconel 625, Inconel 718, Hastealloy X, Waspalloy;
    • stopy tytanu: Ti6Al4V ELI;
    • stopy kobaltu: Stellite 6, Stellite 12, Stellite 21.

Ograniczenia technologii Directed Energy Deposition: 

  • Po procesie druku części wymagają obróbki cieplnej w celu usunięcia naprężeń szczątkowych. 
  • Naprężenia szczątkowe mogą prowadzić do deformacji oraz uszkodzenia drukowanych elementów.
  • Niska jakość powierzchni w porównaniu do technologii LPBF.
  • Większe ograniczenia geometryczne dla drukowanych elementów niż w przypadku technologii LPBF. 
  • Dodatkowym wyzwaniem są skomplikowane kanały wewnętrzne.
Kategoria hasła: Druk 3D
« Wróć do Słownika