توصيفگر ها :
ذوب گزينشي با ليزر , ساختار پشتيبان , چگالي انرژي حجمي , چگالي نسبي , سرعت اسكن , سطوح آويخته
چكيده فارسي :
ذوب گزينشي با ليزر يكي از موفق‌ترين روش‌هاي ساخت افزودني است. مزيت اصلي اين روش در مقايسه با روش‌هاي فراوري متداول اين است كه اشكال پيچيده را مي‌توان مستقيم از پودر فلزات ساخت. براي ساخت قطعاتي كه داراي سطوح آويخته با زاويه كمتر از 45 درجه هستند و همچنين براي كنترل آهنگ انتقال گرما و جلوگيري از اعوجاج و تغيير شكل قطعات ناشي از تنش‌هاي پسماند حرارتي حين فرايند ساخت، از ساختار پشتيبان استفاده مي‌شود. استفاده از ساختار پشتيبان در ساخت قطعات باعث افزايش هزينه، افزايش زمان و افزايش نياز به عمليات پس‌پردازش مي‌شود. در اين پژوهش با دو رويكرد مختلف سعي در كاهش استفاده از ساختار پشتيبان و حذف كامل آن شده است. در رويكرد اول با تنظيم پارامترها، سعي در كاهش حداقل زاويه سطح آويخته قابل ساخت بدون استفاده از ساختار پشتيبان شد. جهت اين منظور، با به‌كارگيري شش دسته پارامترهاي فرآوري مختلف، سطوح آويخته شيب‌دار در زواياي 45 تا 15 درجه طراحي و ساخته شده‌اند. نتايج نشان داد، سطوح آويخته با زواياي 25 درجه و بالاتر به‌صورت موفقيت‌آميز ساخته شدند. با توجه به قطعات ساخته‌شده، هرچقدر چگالي انرژي حجمي بالاتر باشد، خواص مكانيكي قطعه بهتر خواهد بود. بين پارامترهاي مستقل قطعه، سرعت اسكن بالاترين تأثير را بر روي خواص قطعه دارد، و سرعت بالاتر باعث بالا رفتن كيفيت قطعه مي‌شود. طوري‌كه در سرعت اسكن 2050 ميلي‌متر بر ثانيه و چگالي انرژي حجمي 50 ژول بر ميلي‌متر مكعب، چگالي نسبي قطعات توليد شده به بالاي 99 درصد رسيد. در رويكرد دوم، سعي در ساخت صفحات معلق بدون استفاده از ساختار پشتيبان شد. روشي كه براي اين منظور انتخاب شد، طراحي پل افقي و ساخت پنج ناحيه قبل از رسيدن به سطح پل است. پارامترها از ناحيه اول در كمترين ميزان چگالي انرژي قرار دارند و به‌مرور و در هر ناحيه، مقدار چگالي انرژي افزايش پيدا مي‌كند تا با رسيدن به سطح پل، مقدار چگالي انرژي به مقدار استاندارد آن برسد. سپس ساخت پل آغاز مي‌شود. هر ناحيه داراي 12 لايه است و چگالي انرژي حجمي ناحيه اول بايد بيشتر از 50 ژول بر ميلي‌متر مكعب باشد. درنهايت تعداد 124 لايه پل افقي بدون استفاده از ساختار پشتيبان ساخته شد. همچنين چگالي نسبي پل ساخته‌شده، به بالاي 98 درصد رسيد.
چكيده انگليسي :
selective laser melting (SLM) is one of the most successful methods for additive manufacturing. The main advantage
of this method compared to conventional processing methods is that complex shapes can be directly fabricated from metal
powders. In SLM, support structures are used for manufacturing parts with overhangs less than 45 degrees and for absorbing
thermal stresses and heat transfer. However, the use of support structures increases costs, time, and the need for postprocessing operations. In this research, two different approaches were attempted to reduce the use of support structures
or eliminate them entirely. In the first approach, the aim was to reduce the minimum angle of manufacturable overhang
surfaces without using support structures by optimizing parameters. Overhang surfaces with angles of 45, 40, 35, 30,
25, 20 and 15 degrees were selected with six different parameter sets, and all parts with angle of 25 degree and higher
were successfully fabricated. Higher energy density volume leads to better mechanical properties of the part. Among the
independent parameters of the part, the scanning speed has the greatest effect on the part’s properties, and higher speed
improves the part’s quality. The fabricated parts achieved a relative density of over 99 percent. In the second approach, the
goal was to manufacture a horizontal bridge without using support structures. The selected method for this purpose involved
constructing five zones before reaching the bridge surface. The parameters start with the lowest energy density in the first
zone and gradually increase in each zone until reaching the bridge surface, where the energy density reaches the standard
value. Then, the construction of the bridge begins. Each zone consists of 12 layers, and the energy density volume of the
first zone must be greater than 50 joules per cubic millimeter. Finally, a bridge consisting of 124 layers was manufactured
without using support structures, and the relative density of the fabricated bridge exceeded 98 percent.
