Tvarování laserem (LSF)

Tvarování laserem (LSF) je revoluční technologií v oblasti aditivní výroby. Spojuje principy laserového plátování a 3D tisku a umožňuje vytvářet vysoce přesné a výkonné kovové díly přímo z digitálních návrhů. Proces využívá laser ke spojování kovových prášků do pevných objektů, vrstvu po vrstvě, a výsledkem jsou díly s vynikajícími mechanickými vlastnostmi a složitou geometrií. Pojďme se ponořit do složitostí LSF, prozkoumat jeho typy, aplikace, výhody, omezení a další.

Přehled laserového tváření (LSF)

Společnost LSF vyniká v oblasti aditivní výroby svou schopností vyrábět díly s vynikajícími mechanickými vlastnostmi a složitým designem. Tato technologie je výhodná zejména pro průmyslová odvětví vyžadující vysoce výkonné součásti, jako je letecký a automobilový průmysl a zdravotnické přístroje. Pomocí vysoce výkonného laseru LSF taví kovové prášky, které jsou přesně nanášeny vrstvu po vrstvě a vytvářejí pevnou strukturu. Tato metoda zajišťuje vysokou přesnost, minimální odpad a možnost vyrábět složité tvary, které by byly při použití tradičních výrobních technik náročné nebo nemožné.

Typy kovových prášků používaných v LSF

V LSF se používají různé kovové prášky, které vyhovují různým aplikačním potřebám. Zde je deset konkrétních modelů kovových prášků, které se běžně používají v LSF:

Kovový prášek	Složení	Vlastnosti	Charakteristika
Inconel 718	Nikl-chrom	Vysoká pevnost, odolnost proti korozi	Vynikající svařitelnost, používá se v leteckém průmyslu
Ti-6Al-4V	Slitina titanu	Vysoký poměr pevnosti a hmotnosti	Biokompatibilní, používá se v lékařských implantátech
Nerezová ocel 316L	Chrom-nikl-molybden	odolnost proti korozi, dobré mechanické vlastnosti	Široké využití v námořních aplikacích
AlSi 10Mg	Slitina hliníku	Lehký, dobrá tepelná vodivost	Ideální pro automobilové díly
Maraging Steel	Nikl-kobalt	Velmi vysoká pevnost	Používá se v nástrojářství a leteckém průmyslu
Kobalt-chrom	Kobalt-chrom-molybden	Vysoká odolnost proti opotřebení a korozi	Běžné u zubních a lékařských implantátů
Nástrojová ocel H13	Chrom-molybden	Vysoká houževnatost a odolnost proti opotřebení	Používá se ve formách a zápustkách
měď (Cu)	Čistá měď	Vynikající tepelná a elektrická vodivost	Používá se v elektrických součástkách
NiTi (Nitinol)	Nikl-titan	Tvarová paměť a superelasticita	Používá se v lékařských zařízeních a aktuátorech
tantal (Ta)	Čistý tantal	Vysoká odolnost proti korozi	Používá se v zařízeních pro chemické zpracování

Aplikace z Tvarování laserem (LSF)

Univerzálnost technologie LSF umožňuje její použití v široké škále průmyslových odvětví. Zde jsou některé aplikace:

Průmysl	aplikace	Výhody
Aerospace	Lopatky turbíny, konstrukční prvky	Lehké, vysoce pevné, složité geometrie
Automobilový průmysl	Díly motoru, zakázkové komponenty	Nižší hmotnost, vyšší výkon
Lékařský	Implantáty, chirurgické nástroje	Biokompatibilita, přizpůsobení
Energie	Turbíny, výměníky tepla	Vysoká účinnost, odolnost proti korozi
Nástroje	Formy, zápustky	Vysoká odolnost proti opotřebení, přesnost
Obrana	Součásti zbraní, brnění	Odolnost, složité konstrukce
Elektronika	Konektory, chladiče	Vynikající tepelná vodivost
Šperky	Vlastní vzory, složité vzory	Vysoká přesnost, jedinečná estetika
Námořní	Vrtule, součásti trupu	Odolnost proti korozi, pevnost
Konstrukce	Konstrukční díly, opravy	Trvanlivost, výroba na místě

Specifikace, velikosti, třídy a normy v LSF

Různá průmyslová odvětví vyžadují díly se specifickými normami a specifikacemi. Zde je tabulka shrnující některé klíčové specifikace:

Specifikace	Podrobnosti
Výkon laseru	200W až 10kW
Tloušťka vrstvy	20-100 mikronů
Objem sestavení	Až 1m³
Rozlišení	±0,05 mm
Povrchová úprava	Až Ra 1,6 µm
Normy	ISO/ASTM 52900, ASME BPVC, AMS 4999
Třídy materiálu	Inconel 718, Ti-6Al-4V Grade 23, 316L, AlSi10Mg

Dodavatelé a podrobnosti o cenách kovových prášků LSF

Při výběru kovových prášků pro LSF je důležité zvážit dodavatele a ceny. Zde je jejich přehled:

Dodavatel	Kovový prášek	Cena (za kg)	Komentáře
Höganäs	Inconel 718	$150-$200	Vysoká čistota, stálá kvalita
Sandvik	Ti-6Al-4V	$250-$350	Lékařská kvalita, vynikající vlastnosti
Tesařská technologie	Nerezová ocel 316L	$50-$80	Široce dostupné, cenově výhodné
Technologie LPW	AlSi 10Mg	$70-$100	Kvalitní a spolehlivý dodavatel
Přísady GKN	Maraging Steel	$200-$300	Velmi vysoká pevnost, prvotřídní kvalita
HC Starck	Kobalt-chrom	$150-$250	Ideální pro lékařské aplikace
Arcam AB	Nástrojová ocel H13	$100-$150	Vysoká houževnatost, odolnost proti opotřebení
Oerlikon Metco	Měď	$60-$90	Vynikající vodivost, čistá třída
Speciální slitiny ATI	NiTi (Nitinol)	$300-$450	Prémiová kvalita, tvarová paměť
Globální pokročilé kovy	Tantal	$400-$600	Vysoká odolnost proti korozi, čistá

Výhody Tvarování laserem (LSF)

LSF nabízí oproti tradičním výrobním metodám řadu výhod:

1. Vysoká přesnost a preciznost: LSF umožňuje vytvářet vysoce detailní díly s úzkými tolerancemi.
2. Efektivita materiálu: Vzniká minimum odpadu, protože se při procesu používá pouze materiál potřebný pro daný díl.
3. Složité geometrie: Dokáže vytvářet složité vzory, které jsou běžnými metodami nemožné.
4. Přizpůsobení: Díly lze přizpůsobit konkrétním požadavkům, což je ideální pro aplikace na míru.
5. Zkrácení doby realizace: Rychlejší výroba ve srovnání s tradiční výrobou, zejména u složitých dílů.
6. Vynikající mechanické vlastnosti: Vrstvená struktura může zlepšit mechanické vlastnosti konečného dílu.

Nevýhody Tvarování laserem (LSF)

Přestože má LSF mnoho výhod, má také některá omezení:

1. Vysoké počáteční náklady: Náklady na vybavení a materiál LSF mohou být vysoké.
2. Omezená rozmanitost materiálů: Ne všechny materiály jsou pro LSF vhodné, což omezuje rozsah jejich použití.
3. Požadavky na následné zpracování: Některé díly mohou vyžadovat další dokončovací procesy, aby bylo dosaženo požadované kvality povrchu.
4. Technické znalosti: Vyžaduje kvalifikovanou obsluhu a pokročilé znalosti pro optimalizaci procesu.
5. Omezení velikosti sestavy: Větší díly mohou být omezeny velikostí stavební komory.

Srovnání kovových prášků pro LSF

Pochopení výhod a nevýhod různých kovových prášků je zásadní pro výběr správného materiálu:

Kovový prášek	Výhody	Nevýhody
Inconel 718	Vysoká pevnost, odolnost proti korozi	Vysoké náklady
Ti-6Al-4V	Lehké, biokompatibilní	Obtížně obrobitelné
Nerezová ocel 316L	Odolnost proti korozi, cenově dostupné	Nižší pevnost ve srovnání se slitinami
AlSi 10Mg	Lehké, dobře vodivé	Nižší mechanická pevnost
Maraging Steel	Velmi vysoká pevnost	Drahé
Kobalt-chrom	Odolnost proti opotřebení, biokompatibilní	Vysoká cena, obtížné zpracování
Nástrojová ocel H13	Houževnatost, odolnost proti opotřebení	Vyžaduje následné zpracování
měď (Cu)	Vynikající vodivost	Snadno oxiduje
NiTi (Nitinol)	Tvarová paměť, superelasticita	Velmi vysoké náklady
tantal (Ta)	Odolnost proti korozi	Extrémně drahé

FAQ

Otázka	Odpovědět
Co je laserové tvarování těles (LSF)?	LSF je aditivní výrobní proces, který využívá laser ke spojování kovových prášků do pevných předmětů vrstvu po vrstvě.
Která odvětví používají LSF?	Letecký a kosmický průmysl, automobilový průmysl, zdravotnictví, energetika, nástrojářství, obrana, elektronika, šperkařství, lodní průmysl a stavebnictví.
Jaké jsou výhody LSF?	Vysoká přesnost, efektivita materiálu, schopnost vytvářet složité geometrie, přizpůsobení, zkrácení doby realizace a vynikající mechanické vlastnosti.
Jaká jsou omezení LSF?	Vysoké počáteční náklady, omezený výběr materiálů, požadavky na následné zpracování, potřeba technických znalostí a omezení velikosti konstrukce.
Které kovové prášky se běžně používají v LSF?	Inconel 718, Ti-6Al-4V, nerezová ocel 316L, AlSi10Mg, maraging ocel, kobalt-chrom, nástrojová ocel H13, měď, NiTi (nitinol) a tantal.
Jak si LSF stojí ve srovnání s tradiční výrobou?	Technologie LSF nabízí vyšší přesnost, efektivitu využití materiálu a možnost vytvářet složité konstrukce, ale může být dražší a vyžaduje pokročilé technické znalosti.

znát více procesů 3D tisku