Cómo funciona la impresión SLM

La fusión selectiva por láser (SLM) es una técnica de fabricación aditiva que utiliza un láser para fundir y fusionar selectivamente polvo metálico en objetos 3D. Esta guía proporciona una descripción detallada de Impresión SLM, materiales, parámetros de proceso, aplicaciones, beneficios y más.

¿Qué es el SLM?

SLM es un proceso de fusión de lecho de polvo que utiliza un láser de alta potencia para fundir y solidificar polvo metálico fino capa por capa para construir piezas 3D completamente densas directamente a partir de datos CAD.

SLM permite imprimir piezas metálicas totalmente densas con geometrías complejas directamente a partir de datos CAD 3D.

Cómo Impresión SLM Obras

La impresión SLM implica los siguientes componentes y procesos clave:

El proceso está totalmente automatizado basándose en la geometría del modelo 3D importado.

SLM frente a otros métodos de impresión 3D

SLM se diferencia de otras formas de impresión 3D en aspectos clave:

SLM permite la impresión de piezas metálicas totalmente densas adecuadas para aplicaciones de ingeniería de uso final.

Metales para impresión SLM

Metales comunes impresos con tecnología SLM:

Con SLM se imprime una variedad de metales para diferentes aplicaciones que requieren propiedades de material específicas.

Parámetros del proceso SLM

Parámetros críticos del proceso SLM:

Estos parámetros se optimizan según el material, la geometría de la pieza, la velocidad de construcción y las propiedades mecánicas requeridas.

Beneficios de Impresión SLM

Ventajas clave de la impresión SLM:

• Capacidad para crear geometrías complejas que no es posible con el mecanizado.
• Plazos de entrega significativamente más cortos en comparación con el mecanizado
• Mínimo desperdicio de material y menores ratios de compra-vuelo
• Potencial de aligeramiento con estructuras reticulares.
• Consolidar ensamblajes en piezas individuales
• Productos personalizados adaptados a las especificaciones del cliente.
• Producción justo a tiempo y reducción de inventario.
• Alta precisión dimensional y repetibilidad
• Buen acabado superficial y buena resolución.

SLM proporciona importantes ahorros de costos y tiempo para producción de volumen bajo a medio.

Aplicaciones GST

SLM se utiliza en todas las industrias para producir piezas metálicas de uso final de alto rendimiento con plazos de entrega reducidos.

Postprocesamiento para piezas SLM

Pasos típicos de posprocesamiento de piezas SLM:

• Eliminación de estructura de soporte mediante electroerosión
• Mecanizado de superficies para mejorar el acabado.
• Taladrar agujeros, roscar roscas
• Tratamiento térmico para mejorar las propiedades.
• Prensado isostático en caliente para eliminar huecos internos.
• Tratamientos de superficie como granallado, anodizado y revestimiento.

El posprocesamiento adapta las piezas para cumplir con los requisitos de la aplicación.

Directrices de diseño de SLM

Consideraciones clave para el diseño de SLM:

• Optimice las geometrías para reducir las estructuras de soporte.
• Mantenga un espesor de pared mínimo para una mejor disipación del calor.
• Utilice estructuras de celosía fina para reducir el peso.
• Diseñar geometrías autoportantes para evitar soportes.
• Permitir tolerancias post-mecanizado y acabado superficial.
• Oriente las piezas para minimizar el efecto de escalón.
• Considere los efectos de las tensiones térmicas durante la impresión.
• Funciones de diseño como pestañas para facilitar la eliminación de soporte

Las herramientas de simulación ayudan a evaluar la imprimibilidad de SLM durante la propia fase de diseño.

Equipos de impresión SLM

Principales fabricantes de sistemas SLM:

Estos sistemas llave en mano brindan capacidades de impresión SLM automatizadas en diferentes tamaños de construcción.

Economía de costos de GST

Los costos de impresión SLM varían según:

• Costos de compra de la máquina: $0.5M a $1.5M
• Costos de materiales: $50-$150/kg para metales comunes
• Costos de mano de obra: operación de la máquina, posprocesamiento
• Tasas de construcción: 5-100 cm3/h dependiendo de los parámetros
• Economías de escala a partir de mayores volúmenes de producción

SLM es más rentable para producciones complejas de volumen bajo a medio en comparación con otros procesos de fabricación de metales.

Desafíos de Impresión SLM

Algunos desafíos asociados con SLM incluyen:

• Las altas tensiones residuales pueden causar distorsiones en las piezas.
• Propiedades del material anisotrópico dependiendo de la orientación de construcción.
• Limitación del tamaño máximo de las piezas
• Eliminación de polvo de los canales internos
• Lograr un acabado superficial comparable al mecanizado
• Necesidad de estructuras de soporte en voladizos.
• Se requiere capacitación de operador especializado
• Los riesgos de la manipulación de polvo requieren precauciones de seguridad

Sin embargo, el desarrollo continuo está ayudando a resolver muchos de estos desafíos.

Perspectivas futuras para la ordenación sostenible de la tierra

Las perspectivas de futuro para la impresión SLM son positivas:

• Calidad de pieza mejorada con menos defectos
• Volúmenes de construcción más grandes permiten piezas más grandes
• Velocidades de construcción más rápidas impulsadas por potencias láser más altas
• El desarrollo de nuevos materiales amplía las aplicaciones
• Fabricación híbrida que combina SLM con mecanizado
• Manipulación y posprocesamiento automatizados de polvo
• Adopción generalizada en una gama más amplia de industrias
• Los costos decrecientes lo hacen económico para más aplicaciones

Estos avances permitirán que las piezas metálicas impresas de SLM compitan con los procesos de fabricación convencionales en un número cada vez mayor de aplicaciones.

Elegir un proveedor de servicios de impresión SLM

A continuación se detallan factores importantes al seleccionar un proveedor de servicios SLM:

• Experiencia específicamente con tecnología SLM.
• Gama de equipos y tamaños de construcción ofrecidos
• Experiencia en materiales con diferentes aleaciones metálicas.
• Capacidades de procesamiento secundario como el tratamiento térmico.
• Certificaciones de calidad como ISO 9001 y AS9100
• Optimización del diseño y soporte de ingeniería.
• Plazo de entrega y historial de entrega a tiempo
• Referencias y testimonios de clientes
• Estructura de precios: precios por partes versus precios por volumen

Elegir un socio de servicio SLM confiable garantiza piezas de alta calidad producidas de manera eficiente.

Pros y contras de Impresión SLM

Pros

• Geometrías complejas no posibles con mecanizado
• Tiempos de respuesta rápidos desde CAD hasta la pieza
• Bajos índices de desperdicio de material y de compra-venta
• Aligeramiento mediante diseños optimizados
• Consolide ensamblajes en piezas impresas individuales
• Potencial de producción personalizado y justo a tiempo
• Elimina costos de herramientas, plantillas y accesorios.

Contras

• Alta inversión de capital en maquinaria
• Tamaño limitado basado en las dimensiones de la cámara de construcción.
• A menudo se requiere posprocesamiento para terminar las piezas.
• Propiedades anisotrópicas según la orientación de construcción.
• Falta de estándares de diseño para la fabricación aditiva
• Opciones de materiales más limitadas que con el mecanizado
• Requiere personal capacitado para operar el equipo.

Para una producción de volumen bajo a medio, SLM puede proporcionar ventajas significativas, pero tiene limitaciones a considerar.

Preguntas frecuentes

Conclusión

La impresión SLM permite la producción bajo demanda de piezas metálicas complejas y de alto rendimiento con un flujo de trabajo de fabricación digital. A medida que la tecnología siga madurando, SLM será viable para aplicaciones más convencionales en diferentes industrias. Las capacidades únicas de la impresión SLM permitirán a los ingenieros y diseñadores crear productos innovadores de próxima generación mediante la fabricación aditiva.

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