Lens'te 3 farklı tozu aynı katmana yığma kafası tasarımı

Abstract

LENS (Laser Engineered Net Shaping) nozullardan kendi ağırlığı ve hareketini kolaylaştırıcı belirli basınçtaki gazın zorlaması ile akan metal, plastik, vb. tozunu eriterek, bir hat boyunca yığan bir hızlı prototipleme yöntemidir. Prototiplenecek parça önce katmanlandırılır, sonra her katmanda nozulun izleyeceği hat oluşturulur. Elde edilen parçanın fiziksel özellikleri lazer gücü, toz kütle yığma oranı gibi işlem değişkenlerine bağlıdır. Mukavemeti yüksek, tam yoğun parçalar elde edilebilir. Yöntemin en önemli kısıtı, parçanın tek malzeme ile üretilebilmesidir. Tez çalışmasının amacı yöntemi bu kısıdından kurtarabilecek çözümler üretmektir. Farklı özelliklere sahip 3 tozu aynı düzlemde yan yana yığabilecek bir nozul tasarlayabilmek için yığma işlemine etkiyen unsurların, mevcut nozulların ve bu nozulların içinde tozun nasıl hareket ettiğinin bilinmesi gerekir. Tezde bu unsurlardan kısaca söz edilmiş, tasarımı sınırlayan unsurlar genellenerek değerlendirilmiştir. Bu değerlendirmelerden çalışılacak bölgenin, tozun nozuldan çıktığı en son nokta, yani yığma düzlemine en yakın nokta olması gerektiği ortaya çıkmıştır. Çözümün yaklaşık boyutlarının 1,5 mm çapında, 1 mm yüksekliğinde bir hacim içinde üretilmesi gereği mekanik çözümlerin elenmesine neden olmuştur. Sonuçta nozuldan toz akışını açma - kapama işleminin bir gaz perdesi ile yapılmasına karar verilmiştir. İç içe 2 nozul yerleştirilmiştir. İçteki nozuldan toz akmakta, dış nozuldan perdeyi oluşturacak gaz akmaktadır. İç nozuldaki toz akımı, dış nozuldaki gaz akımı arttırılarak durdurulmaktadır. Nozulun tasarımının, gaz perdesinin oluşmasındaki önemi büyüktür. Önce düz uçlu nozullarla, bilgisayar ortamında denemeler yapılmıştır. Düz uçlu nozullarda gaz perdesi oluşmamıştır. Tasarım değiştirilerek şişkin uçlu nozulda gaz perdesi oluşturulmuştur. Elde edilen sonuçlar mutlak olmamakla birlikte yöntemin iyileştirmelerle çalışabilirliği görülmüştür.

LENS (Laser Engineered Net Shaping) is a rapid prototyping method deposites metal, plastic, etc. powder with pressured gas and own weight of powder on a line. First the prototyping part is layered, then lines formed which nozzle follows. The complexity of the part is not important. Physical properties of the prototyping part depends on process variables such as the laser power, mass flow rate. High-strength, fully dense parts can be obtained. The purpose of this thesis produces solutions to eliminate this limit. To design a nozzle which can deposite 3 powder with different properties on same plane and side by side, it must known the factors that effect the deposition, existing nozzles and the behavior of the powder in nozzle. In this thesis, it is briefly mentioned about this factors, the limits of the design was generalized then evaluated. From this evaluations, understood that, the working region must be the last point powder leave from nozzle, means the nearest point to the deposition (substrate) plane. Solution must be produced in the limits in a volume approximately 1.5 mm diameter in size, 1 mm in height. It?s eliminate the mechanical solutions. As a result, open - close process of the powder flow from nozzle has been decided to do with a gas curtain. 2 nozzle was placed one inside to other. From the internal nozzle only powder flows, from external nozzle only gas flows to create the gaz curtain. The powder flow in the internal nozzle can be stopped by increasing the gas flow in external nozzle. Design of nozzle is important on the formation of gas curtain. First, attempts have been made with flat-ended nozzles in computer environment. Gas curtain is not formed in flat-ended nozzles. By changing design with swollen-ended nozzle gas curtain is formed. The results obtained are not absolute but it?s understood that the method is useful with treatments.