porozumění výrobě SLM

slm manufacturing je aditivní výrobní proces využívaný v různých průmyslových odvětvích. Tento průvodce poskytuje komplexní pohled na SLM - jak funguje, materiály, aplikace, výhody/nevýhody, dodavatele systémů a další.

Přehled selektivního laserového tavení (SLM)

slm manufacturing je aditivní výrobní proces, který využívá laser k selektivnímu tavení kovového prášku po vrstvách a vytváří tak zcela husté díly. Klíčové vlastnosti:

• Využívá data 3D CAD k přímému laserovému tavení vrstev prášku.
• Dosahuje téměř plné hustoty ve většině slitin (>99%).
• Umožňuje vytvářet složité geometrie, které nejsou možné při odlévání/obrábění.
• Mezi běžné materiály patří nerezová ocel, titan, hliník, slitiny niklu.
• Typická tloušťka vrstvy 20-100 mikronů

slm výroba poskytuje konstrukční svobodu a mechanické vlastnosti blížící se tradiční výrobě.

Jak se slm manufacturing funguje

SLM využívá vysoce výkonný laser k roztavení jemného kovového prášku do přesných vzorů:

• Model CAD je digitálně rozřezán na tenké průřezové vrstvy.
• Vrstva prášku je rovnoměrně rozprostřena po celé stavební ploše.
• Laser taví prášek na základě každého plátku a spojuje částice dohromady.
• Plošina se sníží, nanese se nová vrstva a proces se opakuje.
• Plně husté díly se vytvářejí aditivně vrstvu po vrstvě.

Ochranná atmosféra inertního plynu zabraňuje oxidaci při stavbě.

Materiály pro SLM

Pro SLM lze použít mnoho kovových prášků, včetně:

SLM kovové materiály

• Nerezová ocel (316L, 17-4PH, 15-5PH)
• Nástrojová ocel (H13, M2)
• Titan (Ti-6Al-4V)
• Hliník (AlSi10Mg)
• kobalt-chrom (CoCr)
• Slitiny niklu (Inconel 625, 718)
• Slitiny mědi
• Drahé kovy

Obvykle se prášky pohybují v rozmezí 15-45 mikronů. Některé slitiny vyžadují pro úspěšný tisk specializované parametry.

Aplikace dílů SLM

slm výroba umožňuje konsolidovat sestavy do jednodílných komponentů bez nutnosti montáže. Mezi běžná použití patří:

Aplikace dílů SLM

• Letectví a kosmonautika - lehké konstrukce, turbíny, držáky
• Zdravotnictví - implantáty, protézy, chirurgické nástroje
• Automobilový průmysl - odlehčené komponenty, zakázkové konstrukce
• Nástroje - vstřikovací formy s konformním chlazením
• Energetika - komplexní ventily olej/plyn, výměníky tepla
• Obrana - zakázkové díly pro drony/robotiku vyžadující pevnost

SLM umožňuje optimalizovat konstrukce s nižší hmotností a kratšími dodacími lhůtami oproti tradiční výrobě.

Výhody aditivní výroby SLM

Hlavní výhody, které činí SLM atraktivním:

• Možnost použití složitých geometrií a mikrostruktur
• Plně husté a izotropní vlastnosti materiálu
• Méně odpadu - použijte pouze potřebný materiál
• Snížení hmotnosti konsolidací sestav
• Rychlá realizace iterací návrhu
• Není třeba speciálních nástrojů, jako jsou odlévací/kovací formy.
• Možnost použití vlastních slitin a tříděných materiálů

slm výroba poskytuje téměř neomezenou svobodu při výrobě vylepšených komponent, které by jinak nebyly realizovatelné.

Omezení výroby slm

SLM má ve srovnání s konvenční výrobou některé nevýhody:

• Vyšší náklady na díly při malých objemech výroby
• Omezená velikost na základě rozměrů stavební komory (postupem času se zlepšuje)
• Omezený výběr materiálů ve srovnání s litými nebo tepanými slitinami.
• Často se vyžaduje následné zpracování, jako je povrchová úprava.
• Speciální manipulace s reaktivními prášky, jako je titan a hliník.
• Možné závady vyžadující kontrolní metody k identifikaci
• anizotropní vlastnosti některých materiálů a konstrukcí

Problémy jsou zmírňovány neustálým technologickým pokrokem.

Dodavatelé systémů SLM

Mezi hlavní výrobce zařízení SLM patří:

Významní poskytovatelé systémů SLM

• EOS
• 3D Systems
• Přísady GE
• Trumpf
• Renishaw
• DMG Mori
• Sisma
• Mazak
• AMCM

Mnohé z nich poskytují systémy na klíč a zařízení pro manipulaci s práškem a následné zpracování.

Analýza nákladů slm manufacturing Výroba

Stejně jako většina procesů AM má i SLM vysoké počáteční náklady, ale nízké náklady na jeden díl v objemu:

• Náklady na systém SLM ~$500 000 až $1M+
• Rychlost tvorby ~5-20 cm3/hod (~10-50g/hod)
• Pracovní doba ~5-10 hodin včetně následného zpracování
• Náklady na materiál ~$50-200/kg
• Celková cena dílu může být $500 až $5000+

Nejvyšší náklady představují mzdové náklady, investice do systému a materiál. Konkurenceschopné pro malé/střední objemy.

SLM vs. odlévání a obrábění kovů

Každý proces má výhody vhodné pro konkrétní aplikace, objemy výroby a cíle.

FAQ

Jaké materiály lze tisknout pomocí SLM?

Nejběžnějšími materiály SLM jsou slitiny nerezové oceli, titanu, hliníku, kobaltu a chromu, niklu, mědi a drahých kovů. Lze také použít různé nástrojové oceli a superslitiny.

Jaká je typická přesnost dílů vyrobených metodou SLM?

SLM může vyrábět díly s přesností kolem +/- 0,005 in/in v závislosti na faktorech, jako je tloušťka vrstvy, strategie skenování, geometrie a následné zpracování. Kritické povrchy mohou vyžadovat obrábění.

Jaké druhy následného zpracování jsou nutné pro díly vyrobené metodou SLM?

Typické následné zpracování SLM zahrnuje odstranění podpěr, uvolnění napětí, leštění/leštění povrchu, lisování za tepla pro odstranění vnitřních dutin a v případě potřeby tepelné zpracování.

Lze pomocí SLM vyrábět funkčně tříděné materiály?

Ano, SLM dokáže vyrábět složité odstupňované struktury inteligentní změnou složení vstupní suroviny a mikrostruktury v různých místech konstrukce.

Je SLM vhodné pro hromadnou výrobu?

V současné době je SLM nejpoužitelnější pro malé až střední výrobní objemy do tisíců dílů, kde výhody flexibility konstrukce a přizpůsobených vlastností ospravedlňují náklady.

SLM umožňuje průlomové zvýšení výkonu pomocí aditivních technik. S tím, jak technologie dozrává, se náklady stanou konkurenceschopnějšími.

Závěr

Selektivní laserové tavení způsobilo revoluci ve výrobě napříč průmyslovými odvětvími tím, že umožňuje vytvářet složité optimalizované geometrie, které dříve nebyly možné. Vytváří husté funkční kovové součásti z dat 3D modelu spojováním vrstev prášku pomocí fokusovaného laseru. Přestože náklady jsou u menších objemů stále vyšší, SLM poskytuje nebývalou svobodu při změně designu součástí s cílem zvýšit jejich výkon. Materiály se neustále rozšiřují z kovů, jako je titan, hliník, ocel, nikl a kobaltové slitiny. S rozvojem technologie se SLM stane životaschopným pro výrobu ve větších objemech a doplní konvenční výrobu tam, kde poskytuje výhody. SLM nadále otevírá nové možnosti pro konstruktéry a inženýry.

znát více procesů 3D tisku