Jak funguje tisk SLM

Selektivní laserové tavení (SLM) je technika aditivní výroby, která využívá laser k selektivnímu tavení a spojování kovového prášku do 3D objektů. Tento průvodce poskytuje podrobný přehled Tisk SLM, materiály, procesní parametry, aplikace, výhody a další.

Co je SLM?

SLM je proces tavení práškového lože, který využívá vysoce výkonný laser k tavení a tuhnutí jemného kovového prášku po vrstvách, aby bylo možné vytvořit plně husté 3D díly přímo z dat CAD.

SLM umožňuje tisknout plně husté kovové díly se složitou geometrií přímo z dat 3D CAD.

Jak Tisk SLM funguje

Tisk SLM zahrnuje následující klíčové komponenty a procesy:

Proces je plně automatizován na základě importované geometrie 3D modelu.

SLM vs. jiné metody 3D tisku

SLM se od ostatních forem 3D tisku liší v několika zásadních ohledech:

SLM umožňuje tisk plně hustých kovových dílů vhodných pro koncové strojírenské aplikace.

Kovy pro SLM tisk

Běžné kovy tištěné technologií SLM:

Pomocí SLM se tiskne řada kovů pro různé aplikace vyžadující specifické vlastnosti materiálu.

Parametry procesu SLM

Kritické parametry procesu SLM:

Tyto parametry jsou optimalizovány v závislosti na materiálu, geometrii dílu, rychlosti sestavování a požadovaných mechanických vlastnostech.

Výhody Tisk SLM

Hlavní výhody tisku SLM:

• Možnost vytvářet složité geometrie, které nelze vytvořit obráběním.
• Výrazně kratší dodací lhůty ve srovnání s obráběním
• Minimální plýtvání materiálem a nižší poměr nákupů a letů
• Potenciál odlehčení pomocí mřížových struktur
• Konsolidace sestav do jednotlivých dílů
• Výrobky na míru podle specifikací zákazníka
• Výroba Just-in-time a snížení zásob
• Vysoká rozměrová přesnost a opakovatelnost
• Dobrá kvalita povrchu a jemné rozlišení

SLM přináší výrazné úspory nákladů a času při výrobě malých a středních objemů.

Aplikace SLM

SLM se používá v různých průmyslových odvětvích k výrobě vysoce výkonných kovových dílů pro konečné použití se zkrácenou dobou dodání.

Následné zpracování dílů SLM

Typické kroky následného zpracování dílů SLM:

• Odstranění nosné konstrukce pomocí EDM
• Obrábění povrchu pro zlepšení povrchové úpravy
• Vrtání otvorů, závitování závitů
• Tepelné zpracování pro zlepšení vlastností
• Izostatické lisování za tepla k odstranění vnitřních dutin
• Povrchové úpravy jako tryskání, eloxování, lakování

Následné zpracování přizpůsobuje díly požadavkům aplikace.

Pokyny pro navrhování SLM

Klíčové aspekty návrhu SLM:

• Optimalizace geometrie za účelem snížení podpůrných struktur
• Zachování minimální tloušťky stěny pro lepší odvod tepla
• Použití jemných mřížkových struktur pro snížení hmotnosti
• Navrhování samonosných geometrií s cílem vyhnout se podpěrám.
• tolerance po obrábění a povrchová úprava
• Orientujte díly tak, abyste minimalizovali schodovitý efekt.
• Zohlednění účinků tepelného namáhání při tisku
• Konstrukční prvky, jako jsou záložky pro snadné odstranění podpěry

Simulační nástroje pomáhají vyhodnotit tisknutelnost pomocí SLM již ve fázi návrhu.

Tisková zařízení SLM

Hlavní výrobci systémů SLM:

Tyto systémy na klíč umožňují automatizovaný tisk SLM v různých velikostech.

Ekonomika nákladů SLM

Náklady na tisk SLM se liší v závislosti na:

• Náklady na pořízení stroje - $0,5M až $1,5M
• Materiálové náklady - $50-$150/kg pro běžné kovy
• Mzdové náklady - obsluha stroje, následné zpracování
• Rychlost vytváření - 5-100 cm3/hod v závislosti na parametrech
• Úspory z rozsahu díky vyšším objemům výroby

SLM je ve srovnání s ostatními výrobními procesy kovů nákladově nejefektivnější pro komplexní výrobu v malých až středních objemech.

Výzvy Tisk SLM

Mezi problémy spojené s SLM patří:

• Vysoká zbytková napětí mohou způsobit deformace dílů.
• Anizotropní vlastnosti materiálu v závislosti na orientaci konstrukce
• Omezení maximální velikosti dílu
• Odstraňování prášku z vnitřních kanálků
• Dosažení kvality povrchu srovnatelné s obráběním
• Potřeba podpůrných konstrukcí na převisech
• Vyžaduje se specializované školení obsluhy
• Rizika při manipulaci s práškem vyžadují bezpečnostní opatření

Mnohé z těchto problémů však pomáhá řešit neustálý vývoj.

Budoucí výhled pro SLM

Výhled do budoucna je pro tisk SLM pozitivní:

• Zlepšená kvalita dílů s menším počtem vad
• Větší stavební objemy umožňují výrobu větších dílů
• Vyšší rychlost sestavování díky vyšším výkonům laseru
• Vývoj nových materiálů rozšiřuje možnosti použití
• Hybridní výroba kombinující SLM s obráběním
• Automatizovaná manipulace s práškem a následné zpracování
• Přijetí v širší škále průmyslových odvětví
• Díky klesajícím nákladům je ekonomicky výhodné pro více aplikací.

Tyto pokroky umožní, aby kovové díly vytištěné metodou SLM konkurovaly konvenčním výrobním procesům pro stále větší počet aplikací.

Výběr poskytovatele tiskových služeb SLM

Zde jsou uvedeny důležité faktory při výběru poskytovatele služeb SLM:

• Zkušenosti konkrétně s technologií SLM
• Rozsah nabízených zařízení a velikostí sestav
• Odborné znalosti materiálů s různými slitinami kovů
• Možnosti sekundárního zpracování, jako je tepelné zpracování
• Certifikace kvality jako ISO 9001 a AS9100
• Optimalizace návrhu a technická podpora
• Dodací lhůty a včasné dodávky
• Reference a posudky klientů
• Struktura cen - dílčí vs. objemové ceny

Výběr spolehlivého servisního partnera SLM zajistí efektivní výrobu vysoce kvalitních dílů.

Výhody a nevýhody Tisk SLM

Klady

• Složité geometrie, které nelze opracovat obráběním
• Rychlá doba zpracování z CAD na díl
• Nízký odpad materiálu a nízký poměr nákupů a letů
• Odlehčení díky optimalizovaným konstrukcím
• Konsolidace sestav do jednotlivých tištěných dílů
• Potenciál výroby na míru, just-in-time
• Eliminuje náklady na nástroje, přípravky, upínací přípravky.

Nevýhody

• Vysoké kapitálové investice do stroje
• Omezená velikost na základě rozměrů stavební komory
• K dokončení dílů je často nutné následné zpracování
• Anizotropní vlastnosti v závislosti na orientaci stavby
• Chybějící konstrukční normy pro aditivní výrobu
• Možnosti výběru materiálu jsou omezenější než při obrábění
• Vyžaduje vyškolený personál pro obsluhu zařízení

Pro výrobu v malých až středních objemech může SLM přinést značné výhody, ale je třeba vzít v úvahu i určitá omezení.

Nejčastější dotazy

Závěr

Tisk SLM umožňuje výrobu složitých, vysoce výkonných kovových dílů na vyžádání pomocí digitálního výrobního postupu. S tím, jak se tato technologie bude vyvíjet, bude SLM využitelná pro více běžných aplikací v různých průmyslových odvětvích. Jedinečné možnosti tisku SLM umožní konstruktérům a designérům vytvářet inovativní výrobky nové generace pomocí aditivní výroby.

znát více procesů 3D tisku