Laserová aditivní výroba (LAM)

Přehled o Laserová aditivní výroba (LAM)

Laserová aditivní výroba (LAM) je revoluční technologií v oblasti výroby kovů. Využívá vysoce výkonný laser k tavení kovových prášků do složitých a přesných součástí. Tento proces, známý také jako 3D tisk, mění průmyslová odvětví tím, že umožňuje vytvářet složité geometrie, které dříve nebylo možné nebo bylo velmi nákladné vyrábět tradičními výrobními metodami.

LAM vyniká schopností vyrábět díly s výjimečnou pevností, lehkou konstrukcí a minimálním odpadem. Mění pravidla hry pro průmyslová odvětví, jako je letectví, automobilový průmysl a zdravotnictví, kde poptávka po vysoce výkonných materiálech a komponentech na míru neustále roste.

Typy a složení kovových prášků v LAM

Jedním z rozhodujících prvků v systému LAM je použitý kovový prášek. Výběr prášku významně ovlivňuje vlastnosti, kvalitu a výkonnost konečného výrobku. Zde je podrobný pohled na některé konkrétní modely kovových prášků:

Kovový prášek	Složení	Vlastnosti	Charakteristika
Ti6Al4V (slitina titanu)	90% Titan, 6% Hliník, 4% Vanad	Vysoká pevnost, nízká hmotnost	Vynikající odolnost proti korozi, biokompatibilní
Nerezová ocel 316L	17% Chrom, 12% Nikl, 2% Molybden, Železo	Vysoká tažnost, odolnost proti korozi	Nemagnetické, snadno svařitelné
Inconel 718	Nikl, chrom, železo, niob	Odolnost proti vysokým teplotám	Vynikající mechanické vlastnosti při vysokých teplotách
AlSi10Mg (hliníková slitina)	89% hliník, 10% křemík, 1% hořčík	Lehký, dobrá tepelná vodivost	Dobrá svařitelnost, vysoká únavová pevnost
CoCr (kobalt-chromová slitina)	Kobalt, Chrom	Odolnost proti opotřebení, vysoká pevnost	Biokompatibilní, vynikající odolnost proti korozi
Maraging Steel (18Ni300)	18% nikl, 12% kobalt, 4% molybden	Vysoká pevnost, houževnatost	Dobrá rozměrová stabilita, svařitelnost
Měď	Čistá měď	Vynikající elektrická vodivost	Dobrá tepelná vodivost, antibakteriální vlastnosti
Nástrojová ocel H13	Železo, 5% Chrom, 1% Molybden, 1% Vanad	Vysoká houževnatost, tepelná odolnost	Dobrá odolnost proti opotřebení, vysoká tvrdost
Ni625 (slitina niklu)	58% nikl, 21% chrom, 9% molybden	Vysoká odolnost proti korozi, pevnost	Dobrá svařitelnost, odolnost proti oxidaci
Bronz	Měď, cín 12%	Dobrá odolnost proti opotřebení, nízké tření	Vynikající obrobitelnost, odolnost proti korozi

Aplikace z Laserová aditivní výroba (LAM)

Díky své univerzálnosti je LAM vhodný pro širokou škálu aplikací v různých průmyslových odvětvích. Zde jsou některé z hlavních způsobů použití:

Průmysl	aplikace	Popis
Aerospace	Součásti motoru, konstrukční díly	Lehké a pevné díly se složitou geometrií
Automobilový průmysl	Zakázkové díly, lehké komponenty	Vysoce výkonné díly, které snižují hmotnost vozidla a zvyšují jeho účinnost.
Lékařský	Implantáty, protézy, chirurgické nástroje	Biokompatibilní zařízení na míru, která zlepšují výsledky pacientů
Energie	Lopatky turbíny, výměníky tepla	Trvanlivé komponenty pro energetické systémy odolné vůči vysokým teplotám
Nástroje	Formy, zápustky, přípravky	Přesné nástroje, které zlepšují výrobní procesy
Elektronika	Chladiče, konektory	Efektivní tepelný management a přesné elektronické komponenty
Šperky	Vlastní vzory, složité vzory	Vysoce detailní šperky na míru
Obrana	Lehké brnění, součásti zbraní	Vysoce odolné a trvanlivé díly pro obranné aplikace
Architektura	Konstrukční prvky, umělecké prvky	Jedinečné, komplexní návrhy pro moderní architektonické projekty
Spotřební zboží	Zboží na zakázku, složité vzory	Personalizované produkty se složitými detaily

Specifikace, velikosti, třídy a normy kovových prášků

Každý kovový prášek používaný v LAM musí splňovat specifické normy a specifikace, aby byl zajištěn optimální výkon a kvalita. Zde je komplexní pohled na tyto aspekty:

Kovový prášek	Velikost částic	Třída	Standard
Ti6Al4V	15-45 µm	5. třída	ASTM B348, ISO 5832-3
Nerezová ocel 316L	15-45 µm	Třída 316L	ASTM A240, ISO 5832-1
Inconel 718	15-53 µm	Třída 718	AMS 5662, ASTM B637
AlSi 10Mg	20-63 µm	Třída 10Mg	ISO 3522, EN 1706
CoCr	10-45 µm	F75, F799	ASTM F75, ISO 5832-4
Maraging Steel 18Ni300	15-45 µm	Třída 300	AMS 6514, ASTM A538
Měď	20-45 µm	OFHC	ASTM F68, ISO 197-1
Nástrojová ocel H13	15-45 µm	H13	ASTM A681, DIN 1.2344
Ni625	15-53 µm	Třída 625	AMS 5666, ASTM B446
Bronz	20-45 µm	C90700	ASTM B427, SAE J461

Dodavatelé a ceny kovových prášků

Ceny a dostupnost kovových prášků se mohou lišit v závislosti na dodavateli a specifických požadavcích procesu LAM. Zde je seznam některých dodavatelů a přehled cenových údajů:

Dodavatel	Kovový prášek	Cena za kg	Dostupnost
Höganäs	Ti6Al4V	$300	Globální
Přísada pro tesaře	Nerezová ocel 316L	$200	Globální
Technologie LPW	Inconel 718	$400	Globální
AP&C	AlSi 10Mg	$150	Globální
Sandvik	CoCr	$350	Globální
GKN Hoeganaes	Maraging Steel 18Ni300	$250	Globální
Tekna	Měď	$100	Globální
Renishaw	Nástrojová ocel H13	$200	Globální
Oerlikon	Ni625	$450	Globální
Erasteel	Bronz	$180	Globální

Porovnání výhod a nevýhod různých kovových prášků

Pochopení výhod a omezení různých kovových prášků má zásadní význam pro výběr správného materiálu pro konkrétní aplikace v LAM. Zde je srovnávací přehled:

Kovový prášek	Výhody	Nevýhody
Ti6Al4V	Vysoký poměr pevnosti k hmotnosti, odolnost proti korozi	Drahé, vyžaduje opatrné zacházení při zpracování
Nerezová ocel 316L	Odolnost proti korozi, dobrá tažnost	Nižší pevnost ve srovnání s některými jinými slitinami
Inconel 718	Vynikající výkon při vysokých teplotách	Vysoké náklady, obtížné obrábění
AlSi 10Mg	Lehké, dobré tepelné vlastnosti	Nižší pevnost ve srovnání s ocelovými slitinami
CoCr	Biokompatibilní, vysoká odolnost proti opotřebení	Drahé, obtížně zpracovatelné
Maraging Steel 18Ni300	Vysoká pevnost, houževnatost	Vyžaduje následné tepelné zpracování
Měď	Vynikající elektrická a tepelná vodivost	Snadno oxiduje, není tak pevný jako jiné kovy
Nástrojová ocel H13	Vysoká houževnatost, tepelná odolnost	Vyžaduje tepelné zpracování, může být obtížně obrobitelný
Ni625	Vysoká pevnost a odolnost proti korozi	Velmi drahé, obtížně zpracovatelné
Bronz	Dobrá obrobitelnost, odolnost proti opotřebení	Nižší pevnost, může být dražší než ocel

Výhody Laserová aditivní výroba (LAM)

Laserová aditivní výroba nabízí několik významných výhod, díky nimž je preferována v různých průmyslových odvětvích:

1. Svoboda designu: LAM umožňuje vytvářet složité geometrie, které jsou tradičními metodami nemožné nebo velmi nákladné. To otevírá nové možnosti v oblasti designu a inovací výrobků.
2. Efektivita materiálu: Systém LAM používá pouze nezbytné množství materiálu, čímž snižuje množství odpadu a šetří náklady. To je výhodné zejména u drahých materiálů, jako je titan a slitiny niklu.
3. Přizpůsobení: Umožňuje výrobu dílů na míru podle konkrétních požadavků, například lékařských implantátů navržených tak, aby dokonale odpovídaly anatomii pacienta.
4. Rychlost: Systém LAM může výrazně zkrátit dobu od návrhu po výrobu, čímž se urychlí vývoj výrobku a doba jeho uvedení na trh.
5. Pevnost a odolnost: Díly vyrobené pomocí LAM často vykazují lepší mechanické vlastnosti, jako je vyšší pevnost a lepší odolnost proti únavě, než díly vyrobené tradičními výrobními metodami.

Nevýhody laserové aditivní výroby (LAM)

Navzdory mnoha výhodám má LAM také některá omezení, která je třeba vzít v úvahu:

1. Vysoká cena: Počáteční investice do vybavení a materiálů pro LAM může být značná, což může být pro malé podniky neúnosné.
2. Omezení materiálu: Ne všechny materiály jsou vhodné pro LAM a sortiment dostupných prášků může být omezený.
3. Povrchová úprava: Díly vyráběné metodou LAM mohou vyžadovat další dodatečné zpracování, aby bylo dosaženo požadované povrchové úpravy a přesnosti.
4. Omezení velikosti: Objem výroby strojů LAM může být omezený, což ztěžuje výrobu velmi velkých dílů.
5. Složitost procesu: LAM vyžaduje vysokou úroveň odborných znalostí a pečlivou kontrolu procesních parametrů, aby byla zajištěna kvalita a konzistence.

FAQ

Otázka	Odpovědět
Co je to Laserová aditivní výroba (LAM)?	LAM je technologie 3D tisku, která využívá vysoce výkonný laser ke spojování kovových prášků do přesných a složitých součástí.
Jaké materiály lze použít v systému LAM?	V LAM lze použít různé kovové prášky, jako jsou slitiny titanu, nerezové oceli, slitiny niklu, slitiny hliníku, kobalt-chrom, měď a nástrojové oceli.
Jaké jsou výhody technologie LAM oproti tradiční výrobě?	LAM nabízí volnost konstrukce, efektivitu materiálu, přizpůsobení, rychlost a vynikající mechanické vlastnosti, takže je ideální pro složité a vysoce výkonné díly.
Jaké jsou běžné aplikace LAM?	LAM se používá v letectví, automobilovém průmyslu, zdravotnictví, energetice, nástrojářství, elektronice, šperkařství, obraně, architektuře a spotřebním zboží pro různé vysoce výkonné díly.
Jaká jsou omezení systému LAM?	LAM může být nákladná, má materiálová omezení, může vyžadovat následné zpracování povrchu, má rozměrová omezení a vyžaduje vysokou úroveň odborných znalostí.
Jak systém LAM zlepšuje efektivitu využití materiálu?	LAM používá k výrobě dílu pouze nezbytné množství materiálu, čímž snižuje množství odpadu a šetří náklady, zejména u drahých materiálů.
Pro jaká odvětví je LAM nejpřínosnější?	Odvětví, jako je letectví, automobilový průmysl, zdravotnictví a energetika, mají z LAM významný prospěch díky své schopnosti vyrábět vysoce výkonné komponenty na míru.
Je systém LAM vhodný pro velkovýrobu?	Systém LAM je ideální pro malé až středně velké výrobní série, zejména pro složité a přizpůsobené díly, ale pro velmi rozsáhlou výrobu může být omezený.
Jaké je cenové rozpětí kovových prášků používaných ve výfukových plynech?	Cena kovových prášků se velmi liší, od přibližně $100 za kg u běžných materiálů, jako je měď, až po více než $450 za kg u specializovaných slitin, jako je Ni625.
Jak společnost LAM zajišťuje kvalitu a konzistenci dílů?	LAM vyžaduje pečlivou kontrolu procesních parametrů, vysoce kvalitní kovové prášky a někdy i následné zpracování, aby byla zajištěna kvalita a konzistence dílů.

Závěr

Laserová aditivní výroba (LAM) představuje významný skok vpřed voblasti výroby kovů. Díky své schopnosti vyrábět složité geometrie, snižovat množství odpadu a nabízet vynikající vlastnosti materiálů mění LAM průmyslová odvětví a posouvá hranice možností ve výrobě. S rozvojem technologie a její dostupností se bude její využití jen rozšiřovat, čímž se LAM stane nedílnou součástí budoucnosti výroby.

znát více procesů 3D tisku