Laserové nanášení kovů (LMD)

Přehled o Laserové nanášení kovů (LMD)

Laserové nanášení kovů (LMD) je špičkový proces aditivní výroby, který využívá vysoce výkonný laser k tavení a nanášení kovového prášku na substrát. Tato metoda je vysoce ceněna pro svou přesnost, všestrannost a efektivitu při výrobě a opravách složitých kovových dílů. LMD se často využívá v průmyslových odvětvích, jako je letecký, automobilový, zdravotnický a nástrojářský průmysl, a to díky schopnosti vyrábět vysoce kvalitní a odolné součásti s minimálním odpadem materiálu.

Typy kovových prášků používaných při laserovém nanášení kovů

Jedním z rozhodujících aspektů LMD je volba kovového prášku. Vlastnosti nanesené vrstvy významně závisí na typu použitého kovového prášku. Níže je uvedena podrobná tabulka představující různé kovové prášky, jejich složení, vlastnosti a charakteristiky:

Kovový prášek	Složení	Vlastnosti	Charakteristika
Inconel 625	Nikl, chrom, molybden, niob	Vysoká odolnost proti korozi, vynikající svařitelnost	Ideální pro námořní a chemické aplikace
Titan Ti-6Al-4V	Titan, hliník, vanad	Vysoký poměr pevnosti a hmotnosti, biokompatibilita	Běžně se používá v leteckém průmyslu a lékařských implantátech.
Nerezová ocel 316L	Železo, chrom, nikl, molybden	Vynikající odolnost proti korozi, dobré mechanické vlastnosti	Vhodné pro potravinářství, lékařské přístroje a mořské prostředí.
Slitina kobaltu a chromu	Kobalt, chrom, molybden	Vysoká odolnost proti opotřebení a korozi	Používá se v lékařských implantátech a turbínových motorech.
Hliník AlSi10Mg	Hliník, křemík, hořčík	Lehký, dobrá tepelná vodivost	Často se používá v automobilovém a leteckém průmyslu.
Maraging Steel	Železo, nikl, kobalt, molybden	Vysoká pevnost, houževnatost a rozměrová stálost	Ideální pro nástroje a vysoce výkonné strojírenské součásti
Hastelloy X	Nikl, chrom, železo, molybden	Vynikající odolnost proti oxidaci a vysokým teplotám	Používá se v motorech plynových turbín a při zpracování chemikálií
Měď CuCrZr	Měď, chrom, zirkonium	Vysoká tepelná a elektrická vodivost	Použití v elektrických a tepelných výměníkových komponentech
Karbid wolframu	Wolfram, uhlík	Extrémně vysoká tvrdost a odolnost proti opotřebení	Používá se pro řezné nástroje a povlaky odolné proti opotřebení.
Slitina niklu 718	Nikl, chrom, železo, niob, molybden	Vysoká pevnost, vynikající odolnost proti únavě a tečení při vysokých teplotách.	Používá se v leteckém průmyslu, ropném a plynárenském průmyslu a při výrobě energie.

Aplikace z Laserové nanášení kovů

Laserové nanášení kovů je všestranné a nachází uplatnění v různých průmyslových odvětvích. Zde je tabulka, která popisuje některé z klíčových aplikací:

Průmysl	aplikace	Popis
Aerospace	Lopatky turbíny, součásti motoru	Přesné a vysoce výkonné komponenty pro letadla
Automobilový průmysl	Díly motoru, součásti převodovky	Lehké a odolné díly pro lepší spotřebu paliva a výkon.
Lékařský	Ortopedické implantáty, zubní protetika	Přizpůsobené a biokompatibilní implantáty a zařízení
Nástroje	Formy, zápustky, řezné nástroje	Vysoce odolné nástroje se složitou geometrií
Ropa a plyn	Vrtáky, ventily a potrubí	Komponenty odolávající vysokému tlaku a korozivnímu prostředí.
Námořní	Vrtule, opravy trupu	Korozivzdorné díly pro námořní aplikace
Výroba elektřiny	Součásti turbín, jaderné komponenty	Vysoce teplotně odolné a trvanlivé komponenty
Obrana	Obrněná vozidla, zbraňové systémy	Vysoce odolné a lehké komponenty pro vojenské použití
Elektronika	Chladiče, konektory	Komponenty s vynikající tepelnou a elektrickou vodivostí
Umění a šperky	Sochy na zakázku, složité návrhy	Kreativní a přesné zpracování kovů pro umělecké účely

Specifikace, velikosti, třídy a standardy

Při výběru kovových prášků pro LMD je nutné vzít v úvahu specifikace, velikosti, třídy a normy, aby byl zajištěn požadovaný výkon. Tyto údaje jsou uvedeny v následující tabulce:

Kovový prášek	Velikosti (µm)	Známky	Normy
Inconel 625	15-45, 45-105	ASTM B443, AMS 5666	ASTM F3055
Titan Ti-6Al-4V	20-45, 45-90	Třída 5, třída 23	ASTM F2924, AMS 4999
Nerezová ocel 316L	15-45, 45-105	AISI 316L	ASTM F138, AMS 5648
Slitina kobaltu a chromu	20-53	ASTM F75, ASTM F1537	ISO 5832-4, ASTM F2979
Hliník AlSi10Mg	20-63	AlSi 10Mg	ASTM F3318
Maraging Steel	15-53, 45-105	18Ni (300), Maraging 300	AMS 6521, ASTM A538
Hastelloy X	15-45, 45-105	UNS N06002	ASTM B435, AMS 5754
Měď CuCrZr	20-63	C18150, CuCr1Zr	ASTM B936, AMS 4597
Karbid wolframu	15-53, 45-105	WC-Co	ASTM B777
Slitina niklu 718	15-45, 45-105	AMS 5662, AMS 5663	ASTM F3055, AMS 5664

Podrobnosti o dodavatelích a cenách

Výběr dodavatele a ceny může významně ovlivnit nákladovou efektivitu a kvalitu procesu LMD. Níže je uvedena tabulka s některými klíčovými dodavateli a údaji o cenách:

Dodavatel	Kovový prášek	Ceny (za kg)	Další poznámky
Přísada pro tesaře	Inconel 625	$100 – $150	Vysoce kvalitní slitiny niklu s konzistentními vlastnostmi
EOS GmbH	Titan Ti-6Al-4V	$300 – $400	Prémiové titanové prášky pro lékařské a letecké použití
Höganäs AB	Nerezová ocel 316L	$50 – $70	Široká škála prášků z nerezové oceli pro různé aplikace
Sandvik Osprey	Slitina kobaltu a chromu	$200 – $250	Speciální slitiny pro vysoce výkonné aplikace
Technologie LPW	Hliník AlSi10Mg	$60 – $80	Lehké hliníkové slitiny pro automobilový a letecký průmysl
Renishaw	Maraging Steel	$150 – $200	Vysokopevnostní oceli pro nástroje a strojírenské součásti
Kennametal	Karbid wolframu	$500 – $600	Extrémně odolné prášky pro aplikace odolné proti opotřebení
VSMPO-AVISMA	Slitina niklu 718	$120 – $160	Vysoce výkonné slitiny niklu pro náročná prostředí
Oerlikon Metco	Hastelloy X	$250 – $300	Speciální slitiny niklu pro vysokoteplotní aplikace
Tekna	Měď CuCrZr	$70 – $90	Vysoce vodivé měděné prášky pro elektrické součástky

Výhody a nevýhody Laserové nanášení kovů

Pochopení výhod a omezení LMD může pomoci při rozhodování na základě informací. Zde je srovnání:

Aspekt	Výhody	Nevýhody
Přesnost	Vysoká přesnost a detailnost složitých geometrií	Vyžaduje přesnou kalibraci a kontrolu
Efektivita materiálu	Minimální množství odpadu, efektivní využití materiálů	Vyšší počáteční náklady na zřízení
Flexibilita	Lze použít širokou škálu kovových prášků	Omezeno výkonem laseru a rychlostí nanášení
Schopnost oprav	Efektivní pro opravy vysoce hodnotných součástí	Povrchová úprava může vyžadovat dodatečné zpracování
Síla	Vyrábí vysoce pevné a odolné díly	Potenciál zbytkových napětí a mikrotrhlin
Náklady	Cenově výhodné pro malé výrobní série a zakázkové díly	Není tak hospodárné pro velkosériovou výrobu
Dopad na životní prostředí	Snížení množství odpadu a spotřeby energie ve srovnání s tradičními metodami.	Vyžaduje manipulaci s jemnými kovovými prášky, která může být nebezpečná.

Nejčastější dotazy

Která odvětví používají LMD?

LMD používají odvětví jako letecký a kosmický průmysl, automobilový průmysl, lékařství, výroba nástrojů, ropný a plynárenský průmysl, námořní průmysl, výroba energie, obrana, elektronika a umělecké a šperkařské obory.
Jaké jsou výhody LMD?

Mezi výhody patří vysoká přesnost, efektivita materiálu, flexibilita při výběru materiálu, možnost oprav dílů a výroba pevných součástí.
Jaké jsou běžné materiály používané v LMD?

Mezi běžné materiály patří Inconel 625, titan Ti-6Al-4V, nerezová ocel 316L, kobalt-chromová slitina, hliník AlSi10Mg a maraging steel.
Jak si LMD vede ve srovnání s tradičními metodami?

LMD je přesnější, materiálově úspornější a flexibilnější, ale může mít vyšší počáteční náklady na nastavení a může vyžadovat následné zpracování povrchu.
Je LMD šetrná k životnímu prostředí?

Ano, LMD je šetrnější k životnímu prostředí než tradiční výrobní metody, protože snižuje množství odpadu a spotřebu energie.
Jaké jsou výzvy LMD?

Mezi problémy patří přesná kalibrace, manipulace s jemnými kovovými prášky, možnost vzniku zbytkových napětí a vyšší počáteční náklady.
Lze LMD použít pro velkovýrobu?

LMD je vhodnější pro malé výrobní série, zakázkové díly a opravy a nemusí být tak hospodárné pro velkosériovou výrobu.
Jaké následné zpracování je nutné pro díly LMD?

Následné zpracování může zahrnovat obrábění, tepelné zpracování a povrchovou úpravu pro dosažení požadovaných vlastností a kvality povrchu.
Kdo jsou dodavatelé kovových prášků pro LMD?

Mezi dodavatele patří Carpenter Additive, EOS GmbH, Höganäs AB, Sandvik Osprey, LPW Technology, Renishaw, Kennametal, VSMPO-AVISMA, Oerlikon Metco a Tekna.

Závěr

Laserové nanášení kovů představuje významný pokrok v aditivní výrobě a nabízí bezkonkurenční přesnost, efektivitu využití materiálu a všestrannost. Pochopením specifických kovových prášků, aplikací, specifikací, dodavatelů a výhod a nevýhod mohou průmyslová odvětví využít LMD ke zlepšení svých výrobních schopností a inovacím při vývoji produktů. Ať už se jedná o výrobu vysoce výkonných leteckých součástek nebo lékařských implantátů na zakázku, LMD je připravena hrát klíčovou roli v budoucnosti výroby.

V případě dalších dotazů nebo podrobných informací o konkrétních aplikacích nebo kovových prášcích vám konzultace s odborníky a dodavateli může poskytnout řešení na míru vašim výrobním potřebám.

znát více procesů 3D tisku