متادولوژی پودر فلز

متادولوژی پودر فلز (Metal Powder Methodology) فرآیند ساخت افزودنی است که در آن پودر فلزات دقیق با لیزر یا پرتو الکترونی ذوب شده و قطعات صنعتی مقاوم تولید می‌شود. این فناوری شامل تکنیک‌های SLM، DMLS و EBM است که هر کدام برای آلیاژهای خاصی کاربرد دارند. قطعات تولیدی دارای خواص مکانیکی مشابه یا برتر از فرآیندهای سنتی هستند. امروزه در صنایع هوافشا، پزشکی و خودروسازی به طور گسترده استفاده می‌شود.

مزایا:

✅ تولید قطعات پیچیده با هندسه آزاد بدون نیاز به قالب

✅ خواص مکانیکی و استحکام بالای قطعات نهایی

✅ کاهش ضایعات مواد تا ۹۵٪ نسبت به ماشین‌کاری

✅ امکان ساخت قطعات با چند آلیاژ مختلف در یک فرآیند

✅ شخصی‌سازی انبوه محصولات با دقت میکرونی

✅ کاهش زمان تولید از هفته‌ها به ساعت

انواع فناوری‌های پودر فلز

SLM (Selective Laser Melting) با لیزر فیبر با توان ۲۰۰ تا ۱۰۰۰ وات، پودر را کاملاً ذوب کرده و چگالی ۹۹.۹٪ ایجاد می‌کند. برای تیتانیوم Ti6Al4V و استیل ۳۱۶L کاربرد دارد. DMLS (Direct Metal Laser Sintering) مشابه SLM اما دمای پایین‌تر و چگالی ۹۵ تا ۹۹٪، مناسب اینکونل ۷۱۸ و مارجینگ استیل است. EBM (Electron Beam Melting) در خلا با پرتو الکترونی با انرژی بالاتر کار می‌کند و برای سوپرآلیاژهای کبالت-کروم کاربرد دارد. Binder Jetting با چسب پودر را بهم چسبانده و سپس سینتر می‌کند، سرعت بالا و هزینه پایین‌تر دارد.

آلیاژها و مشخصات مواد

در هوافضا، قطبات توربین، نازل سوخت و سازه‌های سبک تیتانیومی ساخته می‌شود. پزشکی ایمپلنت‌های ستون فقرات، مفاصل مصنوعی و پلاک‌های جراحی با ساختار اسفنجی برای رشد استخوان. خودروسازی منیفولد، رادیاتور و قالب‌های پرس سریع تولید می‌کند. نفت و گاز قطعات مقاوم به خوردگی و دما برای لوله‌ها و شیرآلات. ابزارسازی فرز، مته و قالب‌های تزریق پلاستیک با کانال‌های خنک‌کننده پیچیده. دفاعی قطعات تسلیحاتی سبک و مقاوم.

مراحل فرآیند کاری

۱. طراحی: مدل CAD با نرم‌افزارهای SolidWorks یا Fusion ۳۶۰ با رعایت ضخامت دیواره حداقل ۰.۸ میلی‌متر.

۲. پشتیبانی: ایجاد ساپورت برای جلوگیری از تابشاء و انتقال حرارت.

۳. چاپ: لایه‌گذاری با ضخامت ۲۰ تا ۵۰ میکرون در محیط آرگون یا خلا.

۴. خنک‌سازی: سرد کردن تدریجی تا دمای اتاق در ۱۲ تا ۲۴ ساعت.

۵. پس‌پردازش: جداسازی ساپورت، ماشین‌کاری دقیق، پولیش و عملیات حرارتی HIPS برای استحکام نهایی. ۶. تست: تست‌های غیرمخرب VT، PT و تست‌های مخرب کشش و سختی.

چالش‌های فنی و اقتصادی

هزینه اولیه دستگاه‌های صنعتی ۳۰۰ هزار تا ۲ میلیون دلار است. پودرهای فلزی کیلویی ۵۰ تا ۱۰۰۰ دلار هزینه دارند. نرخ شکست ۳۰ تا ۵۰٪ در اولین تلاش‌ها. ایمنی: خطر انفجار پودر (Kst بالا)، تنفس ذرات و لیزر کلاس ۴. نیاز به تاییدیه‌های سختگیرانه AS۹۱۰۰ برای هوافضا و ISO ۱۳۴۸۵ برای پزشکی. سرعت چاپ ۱۰ تا ۱۰۰ سانتی‌متر مکعب در ساعت محدود است. نیاز به مهندسان متخصص برای پارامترسازی دستگاه و کنترل کیفیت.