Technologie 3D tisku SLM

Přehled o 3D tisk SLM

SLM (selektivní laserové tavení) je aditivní výroba nebo technologie 3D tisku, která využívá laser k roztavení kovových prášků do pevných 3D objektů. SLM je vhodný pro zpracování reaktivních a vysoce pevných kovů, jako je titan, hliník, nerezová ocel, kobalt-chrom a slitiny niklu na funkčně husté díly se složitou geometrií.

3D tisk SLM funguje selektivním tavením po sobě jdoucích vrstev kovového prášku na sebe pomocí zaostřeného laserového paprsku. Laser plně roztaví a spojí částice v místech definovaných řezem modelu CAD. Po naskenování každé vrstvy se nanese čerstvá vrstva prášku a proces se opakuje, dokud není vytvořena celá část. Díly vyrobené SLM vykazují vlastnosti srovnatelné nebo lepší než tradiční výroba.

SLM je ceněn pro svou schopnost vyrábět husté, lehké a složité kovové součásti se zlepšenými mechanickými vlastnostmi a tvary, které nejsou možné konvenčními metodami. Přečtěte si podrobného průvodce 3D tiskem SLM, který zahrnuje jeho klíčové vlastnosti, aplikace, specifikace, dodavatele, náklady, klady a zápory a další.

Hlavní vlastnosti technologie SLM

Hlavní aplikace SLM 3D tisku

SLM se nejlépe hodí pro malé až středně velké objemy výroby, kde je potřeba složitost a přizpůsobení. Vidí široké využití pro kovové prototypy i konečné výrobní díly v různých průmyslových odvětvích. Některé hlavní aplikace zahrnují:

Tato technologie je široce používána v průmyslových odvětvích, jako je letectví, obrana, automobilový průmysl a zdravotnictví, pro svou schopnost vyrábět plně funkční kovové díly se zlepšenými mechanickými vlastnostmi a složitou geometrií.

Pokyny a specifikace SLM pro navrhování

Správný návrh součásti je kritický pro zamezení problémům při výrobě SLM, jako jsou zbytková napětí, deformace, špatná povrchová úprava a nedostatek tavných defektů. Mezi položky, které je třeba zvážit, patří:

Dodržováním principů návrhu pro aditivní výrobu (DFAM) lze díly optimalizovat tak, aby plně využívaly výhody SLM v oblasti složitosti, snížení hmotnosti, zvýšení výkonu a konsolidaci komponent.

Specifikace velikosti systému SLM

Systémy SLM se vyznačují komorou naplněnou inertním plynem, mechanismem pro nanášení prášku a vysoce výkonným laserem zaměřeným do malého bodu pro roztavení vrstev kovového prášku. Větší stavební objemy a vyšší výkon laseru podporují větší díly a vyšší rychlost sestavení.

Parametry procesu SLM

Optimalizace parametrů procesu SLM pomáhá dosáhnout maximální hustoty součásti, minimálních defektů, řízené mikrostruktury a mechanických vlastností, dobré povrchové úpravy a geometrické přesnosti.

Požadavky na prášek SLM

Vysoce čisté, sférické prášky s řízenou distribucí velikosti částic a morfologií jsou vyžadovány pro díly s vysokou hustotou a kvalitou SLM. Prášky splňující tato kritéria umožňují hladké přetírání během procesu vytváření vrstev.

Kroky následného zpracování SLM

Zatímco SLM vyrábí díly téměř ve tvaru sítě, je obvykle zapotřebí určité následné zpracování:

Následné zpracování prostřednictvím víceosého CNC obrábění, broušení, leštění, leptání a dalších metod povrchové úpravy pomáhá dosáhnout kritických rozměrů, hladkého povrchu a estetiky požadované konečnou aplikací.

Analýza nákladů SLM tisku

Hlavní náklady na tisk SLM vyplývají z počátečního nákupu systému, materiálu, provozu stroje a práce. Větší výrobní série nabízejí výhody úspor z rozsahu. Recyklace nepoužitého prášku snižuje náklady na materiál.

Výběr dodavatele 3D tiskárny SLM

Mezi přední výrobce systémů SLM patří EOS, 3D Systems, SLM Solutions, Renishaw a AMCM. Při výběru dodavatele vyhodnoťte specifikace stroje, pověst výrobce, postupy kvality, služby a náklady.

Výhody a nevýhody tisku SLM

3D tisk SLM poskytuje bezprecedentní svobodu návrhu, konsolidaci dílů, nízkou pevnost a potenciál přizpůsobení. Mezi nevýhody patří systémové náklady, pomalé rychlosti, omezení velikosti a materiálová omezení.

FAQ

Zde jsou odpovědi na některé běžné otázky týkající se technologie selektivního laserového tavení:

Jaké materiály můžete tisknout pomocí SLM?

SLM je vhodný pro reaktivní a vysoce pevné kovy včetně nerezové oceli, hliníku, titanu, kobaltu a chromu, slitin niklu a dalších. Každý systém je navržen pro specifické vlastnosti materiálu.

Jak přesný je tisk SLM?

SLM nabízí přesnosti kolem ±0,1-0,2% s povrchovou úpravou od 25-35 μm Ra v závislosti na materiálu, parametrech a geometrii součásti. Rozlišení je až 30 μm.

Jak silné jsou tištěné díly SLM?

SLM vyrábí přes 99% husté kovové díly s pevností materiálů srovnatelnou nebo lepší než konvenční výrobní metody pro kovy.

Jaké jsou příklady komponentů vyrobených SLM?

SLM vidí široké využití v leteckém, lékařském, zubním, automobilovém a dalších průmyslových odvětvích pro položky, jako jsou lopatky turbín, implantáty, vstřikovací formy a lehké držáky.

Jaké velikosti dílů může SLM tisknout?

Typické stavební objemy SLM se pohybují od 100-500 mm x 100-500 mm x 100-500 mm. Pro větší díly existují větší systémy. Velikost je omezena komorou a požadovanými podpěrami.

Jak dlouho trvá tisk SLM?

Doba sestavení se pohybuje od hodin do několika dnů v závislosti na faktorech, jako je velikost součásti, tloušťka vrstvy a počet součástí zabalených v platformě. SLM tiskne kov rychlostí 5-100 cm3/hod.

Vyžaduje SLM podporu?

Při tisku SLM jsou často potřeba minimální podpůrné struktury. Fungují jako kotvy a tepelné vodiče, aby se zabránilo deformaci během stavby. Po vytištění jsou podpěry odstraněny.

Jakých teplot dosahuje SLM?

Lokalizovaný laser v SLM může krátkodobě dosáhnout až 10 000 °C v lázni taveniny, rychle se ochladí a vytvoří ztuhlý kov. Komora pracuje pod 100 °C.

Čím se SLM liší od ostatních 3D tisků?

SLM používá laser k úplnému roztavení kovového prášku na husté, funkční části. Jiný kovový 3D tisk, jako je tryskání pojiva, používá lepidla a slinování, které produkují poréznější výsledky.

Jaké jsou hlavní kroky v procesu SLM?

1. CAD model je digitálně rozdělen do vrstev
2. Prášek se valí přes stavební platformu
3. Laser skenuje každou vrstvu tavením částic prášku
4. Kroky 2-3 opakujte, dokud nebude část dokončena
5. Následné zpracování podporuje odstranění a povrchovou úpravu

Jaký prášek se používá v SLM?

SLM používá jemné 10-45 μm kovové prášky se sférickou morfologií a řízenou distribucí velikosti částic. Běžnými materiály jsou nerezová ocel, titan, hliník, slitiny niklu a další.

Jaká odvětví používají SLM tisk?

Letecký, lékařský, zubní, automobilový, nástrojářský a klenotnický průmysl využívá technologii SLM pro svou schopnost vyrábět složité, přizpůsobitelné kovové díly s vysokou přesností a pevností.

Jak drahý je tisk SLM?

SLM má vysoké systémové náklady od $100 000 – $1 000 000+. Materiály jsou $50-500/kg. Pro větší objemy výroby nastupují úspory z rozsahu. Provozní náklady se pohybují $50-500/hod.

Jaká bezpečnostní opatření jsou nutná u SLM?

SLM zahrnuje laserová rizika, horké povrchy, reaktivní jemné kovové prášky a potenciální emise. Musí být používána řádná laserová bezpečnost, ventilace inertním plynem a osobní ochranné prostředky.

Závěr

Aditivní výroba SLM poskytuje mimořádné možnosti pro výrobu hustých, robustních kovových součástí se strukturální integritou podobnou obráběným dílům. Rozšiřuje svobodu designu, složitost, přizpůsobení, odlehčení a konsolidaci, které jsou možné ve srovnání s tradičními výrobními přístupy. Tento proces je však spojen se značnými náklady na systém a nízkou rychlostí vytváření.

S neustálým pokrokem v materiálech, kvalitě, velikosti sestavení, přesnosti, softwaru a parametrech se zrychluje přijetí SLM pro koncové výrobní aplikace v leteckém, lékařském, zubním, automobilovém a dalších odvětvích. Využitím výhod SLM při současném zohlednění jeho omezení jej mohou výrobci implementovat pro konkurenční výhody.

znát více procesů 3D tisku