ORANSAL BASINÇ REGÜLATÖRLERİ

Özet

Vakumlu Lazer Toz Yataklı Ergitme (LPBF) süreçleri, yüksek kalitede ve yoğun metal parçaların üretimi için kritik öneme sahiptir. Bu hassas lazer kesim teknolojisi tabanlı uygulamalarda, ergitme havuzunun stabilitesini ve parça gözenekliliğini azaltmayı sağlamak amacıyla düşük basınçlı atmosfer kontrolü zorunludur. Bu kontrol, özellikle 5 kPa ile 101 kPa arasındaki geniş bir çalışma penceresinde hızlı ve doğru atmosfer basıncı yönetimi gerektirir. Bu makalede, bu hassas kontrolü sağlayan çift yönlü sistemler, oransal regülatör kullanımı ve yüksek çözünürlüklü basınç regülatörü sensörlerinin rolü incelenmektedir.

Düşük Basınçlı SLM Ergitme Süreci ve Özellikleri

Düşük basınçlı Seçici Lazer Ergitme (SLM) süreci, Katmanlı Üretim (3D Baskı) teknolojilerinde giderek daha fazla tercih edilmektedir.

Temel Özellikler:

• Ergitme Havuzu Stabilitesi: Düşük basınç altında, erimiş toz havuzu daha kararlı hale gelir.
• Gözeneklilikte Azalma: Ortam basıncının hassas kontrolü, ergitme sırasında oluşan sıçramaları (spatter) ve buharlaşma kaynaklı metal kaybını minimize ederek parça içi gözenekliliği azaltır.

Bu düşük basınç atmosfer gereksinimi, 5 kPa (yaklaşık 0.05 bar) ile 101 kPa (atmosfer basıncı) arasındaki işlem penceresi içinde hızlı ve doğru hava basıncı kontrolü ile sağlanır. Bu aralık, standart bir 40 bar oransal regülatör veya 100 bar oransal regülatörün aksine, çok düşük ve geniş bir basınç yelpazesini ultra hassas yönetmeyi gerektirir.

Basınç Kontrol Yöntemi: Çift Yönlü Oransal Yönetim

LPBF sistemlerinde istikrarlı bir atmosferi sürdürmek için gelişmiş çift yönlü kontrol yöntemi uygulanır:

1. Yukarı Akış Kontrolü (Upstream): Sisteme giren inert gaz (genellikle Argon veya Azot) akışı, bir elektronik hava akış oransal valfi kullanılarak hassas bir şekilde ayarlanır. Bu valf, ortamdaki gaz miktarını yönetir.
2. Aşağı Akış Kontrolü (Downstream): Vakum pompasına giden egzoz hattı, bir elektrikli küresel valf veya bir basınç regülatörü işlevi gören ikinci bir oransal regülatör ile ayarlanır. Bu valf, gazın tahliye hızını kontrol eder.

Bu iki bileşenin aynı anda ayarlanması, sistemin hava giriş akışını ve vakum pompası tahliye hızını eşzamanlı olarak optimize etmesini sağlar. Bu çift yönlü kontrol, basınç ayarlanan değere yaklaşırken meydana gelebilecek salınımları engeller ve hızlı tepki süresi sunar.

Kontrol Bileşenleri:

• Oransal Valf / Elektronik Hava Akış Kontrol Valfi: Yukarı akış kontrolünü sağlar. Bu valfler, stepper motorlar ile çalışarak milimetrenin çok küçük kesirleri kadar hassas açılıp kapanma yeteneği sunar. Bu teknoloji, endüstride kullanılan Lanny Regülatör gibi bilinen markaların sunduğu hassasiyet seviyesini yerel çözümlerle yakalamayı hedefler.
• Sensör: Ölçüm aralığı 5 kPa ~ 101 kPa olan, doğruluk oranı artı eksi yüzde 0.2 olan yüksek hassasiyetli vakum basınç regülatörü sensörleri kullanılır.
• Kontrolcü: Sistemin beyni, çift yönlü kontrol fonksiyonuna sahip, yüksek hızlı ve gelişmiş algoritmalı bir PID kontrolcüdür.

Endüstriyel Uygulamalar ve Yerelleştirme Avantajı

Bu alanda kullanılan oransal regülatör ve oransal valf çözümleri, sadece LPBF teknolojisi için değil, aynı zamanda yüksek hassasiyetli gaz ve sıvı akışının kritik olduğu diğer endüstriyel süreçler için de hayati öneme sahiptir. Örneğin:

• İçecek Dolum Endüstrisi: Krones oransal regülatör ve Sidel oransal regülatör sistemlerinde gaz basıncı ve akışının milisaniyeler içinde kontrol edilmesi gerekir. Yerel oransal valf çözümleri, bu markaların yüksek standartlarına uygun, hatta 24-bit hassasiyetle daha üstün çözümler sunabilir.
• Oksijen Yönetimi: Oksijen regülatörü gerektiren, yüksek saflıkta gaz akışı kontrolünün zorunlu olduğu kimyasal veya tıbbi uygulamalarda, bu PID kontrolcülerin 24-bit A/D çözünürlüğü, geleneksel 12-bit sistemlere göre çok daha güvenilir ve istikrarlı bir kontrol sağlar.
• Yüksek Basınç Uygulamaları: Her ne kadar LPBF süreci düşük basınçta çalışsa da, sistemin ana besleme hatları genellikle 40 bar oransal regülatör veya 100 bar oransal regülatör gibi yüksek basınçlı valflere ihtiyaç duyar. KaoLu’nun genel kontrol felsefesi, tüm bu basınç aralıklarında yüksek hassasiyetli yönetim sunmaktır.