เทคโนโลยีการประมวลผลสำหรับวัสดุโลหะขั้นสูงคืออะไร?
2024,04,01
เทคโนโลยีการผลิตขั้นสูงเป็นรากฐานที่สำคัญที่สนับสนุนการปฏิวัติอุตสาหกรรมระดับโลกครั้งที่สี่ ปัจจุบันจีนกำลังมุ่งเน้นไปที่การส่งเสริมการจัดเรียงเชิงกลยุทธ์ในการบรรลุความทันสมัยของสังคมนิยมในปี 2578 การเข้าสู่ระดับแนวหน้าของประเทศนวัตกรรมเป็นเป้าหมายเชิงกลยุทธ์ของการสร้างสรรค์สิ่งใหม่ ๆ ของสังคมนิยม การเร่งการพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตขั้นสูงเป็นการดำเนินการที่สำคัญในการจัดการกับเทคโนโลยีหลักที่สำคัญ
การเตรียมวัสดุโลหะขั้นสูงและเทคโนโลยีการประมวลผลเป็นทิศทางที่สำคัญของการพัฒนาอุตสาหกรรมในปัจจุบัน แม้ว่าจีนจะได้รับผลลัพธ์บางอย่างในการเตรียมวัสดุโลหะขั้นสูงและเทคโนโลยีการประมวลผล แต่ก็ยังจำเป็นต้องมีนวัตกรรมทางเทคโนโลยี ในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมในปัจจุบันแนวโน้มการใช้งานของวัสดุการเตรียมวัสดุโลหะขั้นสูงและเทคโนโลยีการประมวลผลนั้นกว้างซึ่งสามารถปรับปรุงคุณภาพการประมวลผลและคุณภาพของผลิตภัณฑ์ได้อย่างมาก มันเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการจัดตั้งแบรนด์และจะส่งเสริมการเปลี่ยนแปลงจาก Made in China ไปสู่การผลิตที่ชาญฉลาดในประเทศจีนอย่างมาก
1、 เทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่ง
Additive Manufacturing เป็นเทคโนโลยีการผลิตที่รวมการออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วยการประมวลผลวัสดุและการสร้างเทคโนโลยีจากนั้นใช้วัสดุที่กำหนดเองเพื่อสแต็กและทำให้ไฟล์โมเดลดิจิตอลเป็นชั้น ๆ ผ่านเลเยอร์ผ่านซอฟต์แวร์และระบบซีเอ็นซีเพื่อผลิตผลิตภัณฑ์ทางกายภาพ กล่าวคือมีเพียงแนวคิดเดียวไฟล์ข้อมูลและวัสดุที่เกี่ยวข้องการแปลงโดยตรงจากแนวคิดเป็นเอนทิตีสามารถทำได้
เทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งมีวงจรการผลิตสั้น ๆ และเมื่อเทียบกับวิธีการเตรียมวัสดุโลหะแบบดั้งเดิมมันต้องการความสามารถในการผลิตที่ต่ำกว่า ต้องใช้การดำเนินงานน้อยลงและใช้งานง่าย นอกจากนี้เทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งยังมีพื้นที่ขนาดเล็กสะดวกในการพกพาและยังสามารถมีบทบาทในสถานการณ์เฉพาะบางอย่าง ในขณะเดียวกันเทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งสามารถทำซ้ำรูปแบบการผลิตบนซอฟต์แวร์ 3D ได้อย่างสมบูรณ์แบบเพื่อให้ได้การผลิตที่แม่นยำและบรรลุโครงสร้างที่ซับซ้อนซึ่งวิธีการขึ้นรูปแบบดั้งเดิมไม่สามารถทำได้ นอกจากนี้ยังไม่มีวัสดุของเสียหลังจากการผลิตซึ่งปรับปรุงการใช้วัสดุ
เนื่องจากลักษณะทางเทคโนโลยีของการผลิตสารเติมแต่งทำให้ได้รับความสนใจอย่างกว้างขวางทั่วโลกและอาจนำการเปลี่ยนแปลงที่ลึกซึ้งมาสู่การผลิตแบบดั้งเดิม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาการผลิตส่วนประกอบอุปกรณ์การบินและอุปกรณ์การแพทย์เป็นสถานที่แอปพลิเคชันที่มีอัตราการเติบโตสูงสุดของผลิตภัณฑ์การผลิตสารเติมแต่ง รายได้จากการผลิตสารเติมแต่งทั่วโลกในปี 2563 มียอดสูงถึง 15.8 พันล้านดอลลาร์สหรัฐและคาดว่ารายรับสำหรับปี 2565 คาดว่าจะปีนขึ้นไปถึง 23.9 พันล้านดอลลาร์สหรัฐถึง 35.6 พันล้านดอลลาร์สหรัฐภายในปี 2567 การประมวลผลเพิ่มเติมและเทคโนโลยีการผลิตยังคงอยู่ การพัฒนาและมีพลังตลาดที่แข็งแกร่ง
อย่างไรก็ตามเทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งมีข้อกำหนดค่อนข้างสูงสำหรับวัตถุดิบส่งผลให้ต้นทุนวัตถุดิบสูง ในขณะเดียวกันอุปกรณ์สำหรับการผลิตสารเติมแต่งนั้นค่อนข้างแพงและส่วนประกอบสำคัญบางอย่างก็ขึ้นอยู่กับการนำเข้าซึ่ง จำกัด การใช้เทคโนโลยีนี้ในผลิตภัณฑ์ธรรมดา การพัฒนาวัตถุดิบที่มีต้นทุนต่ำและการเรียนรู้เทคโนโลยีที่สำคัญเพื่อลดต้นทุนอุปกรณ์เป็นประเด็นสำคัญที่จะต้องแก้ไขในการส่งเสริมเทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่ง
2、 เทคโนโลยีเลเซอร์ femtosecond
เทคโนโลยีเลเซอร์ Femtosecond ประกอบด้วยเลเซอร์เคมีที่ทำงานได้อย่างอิสระและรวดเร็วในรูปแบบต่าง ๆ ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเลเซอร์หรือพัลส์เลเซอร์ ระยะเวลาการประมวลผลนั้นสั้นมากและมีความเร็วในการเคลื่อนไหวและกำลังการประมวลผลทันที ในระหว่างการประมวลผลเลเซอร์สามารถเข้าถึงการประมวลผลเลเซอร์การซ่อมแซมและเลเซอร์ไมโครเวฟได้อย่างง่ายดายและโดยตรง เลเซอร์โต้ตอบกับสารเคมีอื่น ๆ ในระยะเวลาสั้น ๆ ของการประมวลผลที่ดีและพื้นที่ปฏิบัติการขนาดเล็กมาก อุณหภูมิเลเซอร์ภายในช่วงเวลาการกระทำเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในทันทีและจุดเลเซอร์ femtosecond จะถูกลบออกโดยการเคลื่อนไหวของเลเซอร์ในรูปแบบต่าง ๆ อย่างรวดเร็วและการฉีดพ่น
เทคโนโลยีเลเซอร์ femtosecond หลีกเลี่ยงปัญหาคุณภาพที่เกิดจากการหลอมรวมอุณหภูมิสูงและกระบวนการหลอมละลายในการประมวลผลแบบดั้งเดิมลดลงอย่างมีนัยสำคัญและกำจัดผลกระทบด้านลบอื่น ๆ อย่างมีประสิทธิภาพซึ่งอาจเกิดขึ้นจากผลกระทบความร้อนอุณหภูมิสูงในการจัดการการประมวลผลแบบดั้งเดิม มันมีโอกาสในการใช้งานที่ยอดเยี่ยมในด้านการตัดเฉือนและการซ่อมแซมที่ดีเป็นพิเศษ
เทคโนโลยีเลเซอร์ Femtosecond ยังคงอยู่ในช่วงเริ่มต้นและการพัฒนาและการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีนี้ยังคงต้องแก้ปัญหาทางเทคนิคที่สำคัญ ตัวอย่างเช่นขณะนี้ยังไม่มีทฤษฎีที่สมบูรณ์เพื่ออธิบายสาระสำคัญทางกายภาพของการทำงานร่วมกันระหว่างเลเซอร์และสสารภายใต้สภาวะสุดขั้วของ Ultrafast, Ultra Short และ Ultra Strong; เพิ่มการลงทุนในการผลิตเลเซอร์ femtosecond และระบบ microfabrication ปรับปรุงสภาพแวดล้อมการทำงานสำหรับ microfabrication และยืดอายุการใช้งาน พัฒนาซอฟต์แวร์สำหรับการออกแบบโมเดลตามลักษณะของการสร้างไมโครไฟเบอร์เลเซอร์ femtosecond และคุณสมบัติของวัสดุที่ประมวลผลจำลองและจำลองกระบวนการตัดเฉือนและบรรลุการตัดเฉือนพารามิเตอร์ที่ดีที่สุด
3、 เทคโนโลยีการตัดเฉือนอัลตราโซนิก
การตัดเฉือนอัลตราโซนิกเป็นวิธีการตัดเฉือนพิเศษที่ใช้ความถี่อัลตราโซนิกเป็นเครื่องมือสำหรับการสั่นสะเทือนของแอมพลิจูดขนาดเล็กและค่อยๆแบ่งพื้นผิวของวัสดุชิ้นงานผ่านผลกระทบของการตอกของน้ำยาขัดในของเหลวระหว่างมันและชิ้นงานบนพื้นผิวเครื่องจักร มันมีข้อได้เปรียบที่เป็นเอกลักษณ์ในการตัดการวาดลวดตายการตัดเฉือนรูลึกและขนาดเล็กและสาขาอื่น ๆ เครื่องจักรกลการอัลตราโซนิกประสบกับการพัฒนาอย่างรวดเร็วในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมาโดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านวัสดุเครื่องจักรที่ยากต่อการแก้ไขปัญหากระบวนการที่สำคัญหลายอย่างได้รับการแก้ไขและผลลัพธ์ที่ดี
การตัดเฉือนอัลตราโซนิกค่อยๆกลายเป็นวิธีสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานของการประมวลผลเชิงกล จากมุมมองของอุตสาหกรรมแอปพลิเคชันการตัดเฉือนอัลตราโซนิกส่วนใหญ่ใช้ใน 3C, การบินและอวกาศ, อุตสาหกรรมการป้องกันประเทศและการทหารและวัสดุใหม่ 5G ในสาขาการบินและอวกาศจำเป็นต้องมีคุณภาพของผลิตภัณฑ์สูง วัสดุสำคัญเช่นคอมโพสิตคาร์บอนคาร์บอนและเส้นใยคาร์บอนมีลักษณะที่ยอดเยี่ยมเช่นความแข็งแรงสูงความหนาแน่นต่ำความต้านทานอุณหภูมิสูงเป็นพิเศษและความต้านทานการกัดกร่อน อย่างไรก็ตามความแข็งแรงสูงโมดูลัสยืดหยุ่นสูงและความต้านทานการสึกหรอนั้นยากต่อการประมวลผลและไม่ง่ายต่อการตัดมีแนวโน้มที่จะล่มสลายของขอบและมีการสึกหรอของเครื่องมือที่รวดเร็ว การตัดเฉือนอัลตราโซนิกสามารถลดภาระของเครื่องมือปรับปรุงปรากฏการณ์และเสี้ยนและปรับปรุงคุณภาพและประสิทธิภาพการตัดเฉือน
ด้วยการปรับปรุงคุณภาพการประมวลผลและความต้องการวัสดุใหม่ยากต่อการใช้วัสดุเครื่องจักร, ยากต่อโครงสร้างเครื่องจักรและพื้นผิวรวมถึงการรวมกันของการตัดเฉือนอัลตราโซนิกกับการตัดเฉือนไฟฟ้าการตัดเฉือนไฟฟ้าการตัดเฉือนไฟฟ้า การตัดเฉือนแบบคอมโพสิตเครื่องจักรกลการอัลตราโซนิกจะมีโอกาสในการใช้งานที่กว้างขึ้นในการปรับปรุงประสิทธิภาพการประมวลผลและคุณภาพ
เทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งมีวงจรการผลิตสั้น ๆ และเมื่อเทียบกับวิธีการเตรียมวัสดุโลหะแบบดั้งเดิมมันต้องการความสามารถในการผลิตที่ต่ำกว่า ต้องใช้การดำเนินงานน้อยลงและใช้งานง่าย นอกจากนี้เทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งยังมีพื้นที่ขนาดเล็กสะดวกในการพกพาและยังสามารถมีบทบาทในสถานการณ์เฉพาะบางอย่าง ในขณะเดียวกันเทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งสามารถทำซ้ำรูปแบบการผลิตบนซอฟต์แวร์ 3D ได้อย่างสมบูรณ์แบบเพื่อให้ได้การผลิตที่แม่นยำและบรรลุโครงสร้างที่ซับซ้อนซึ่งวิธีการขึ้นรูปแบบดั้งเดิมไม่สามารถทำได้ นอกจากนี้ยังไม่มีวัสดุของเสียหลังจากการผลิตซึ่งปรับปรุงการใช้วัสดุ
เนื่องจากลักษณะทางเทคโนโลยีของการผลิตสารเติมแต่งทำให้ได้รับความสนใจอย่างกว้างขวางทั่วโลกและอาจนำการเปลี่ยนแปลงที่ลึกซึ้งมาสู่การผลิตแบบดั้งเดิม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาการผลิตส่วนประกอบอุปกรณ์การบินและอุปกรณ์การแพทย์เป็นสถานที่แอปพลิเคชันที่มีอัตราการเติบโตสูงสุดของผลิตภัณฑ์การผลิตสารเติมแต่ง รายได้จากการผลิตสารเติมแต่งทั่วโลกในปี 2563 มียอดสูงถึง 15.8 พันล้านดอลลาร์สหรัฐและคาดว่ารายรับสำหรับปี 2565 คาดว่าจะปีนขึ้นไปถึง 23.9 พันล้านดอลลาร์สหรัฐถึง 35.6 พันล้านดอลลาร์สหรัฐภายในปี 2567 การประมวลผลเพิ่มเติมและเทคโนโลยีการผลิตยังคงอยู่ การพัฒนาและมีพลังตลาดที่แข็งแกร่ง
