SLM 印刷の仕組み

選択的レーザー溶解 (SLM) は、レーザーを使用して金属粉末を選択的に溶解し、3D オブジェクトに融合する積層造形技術です。このガイドでは、以下の詳細な概要を説明します。 SLM印刷、材料、プロセスパラメータ、用途、利点など。

SLMとは何ですか?

SLM は、高出力レーザーを使用して微細な金属粉末を層ごとに溶融および固化させ、CAD データから直接完全に高密度の 3D パーツを構築する粉末床融合プロセスです。

SLM を使用すると、複雑な形状を持つ完全に高密度の金属部品を 3D CAD データから直接印刷できます。

どうやって SLM印刷 作品

SLM 印刷には、次の主要なコンポーネントとプロセスが含まれます。

このプロセスは、インポートされた 3D モデルのジオメトリに基づいて完全に自動化されます。

SLM と他の 3D プリント方法の比較

SLM は、主要な点で他の形式の 3D プリントとは異なります。

SLM では、最終用途のエンジニアリング用途に適した高密度の金属部品を印刷できます。

SLM 印刷用の金属

SLM テクノロジーで印刷された一般的な金属:

特定の材料特性を必要とするさまざまな用途に合わせて、さまざまな金属が SLM で印刷されます。

SLMプロセス・パラメーター

SLM プロセスの重要なパラメーター:

これらのパラメータは、材料、部品の形状、構築速度、必要な機械的特性に応じて最適化されます。

のメリット SLM印刷

SLM 印刷の主な利点:

• 機械加工では不可能な複雑な形状を作成する能力
• 機械加工に比べてリードタイムを大幅に短縮
• 材料の無駄を最小限に抑え、購入率を下げる
• 格子構造による軽量化の可能性
• アセンブリを単一の部品に統合する
• お客様の仕様に合わせたカスタマイズ製品
• ジャストインタイム生産と在庫削減
• 高い寸法精度と再現性
• 優れた表面仕上げと優れた解像度

SLM は、少量から中量の生産において大幅なコストと時間を節約します。

SLM アプリケーション

SLM は、リードタイムを短縮して高性能の最終用途金属部品を生産するために、さまざまな業界で使用されています。

SLM部品の後処理

一般的な SLM パーツの後処理手順は次のとおりです。

• EDMを使用したサポート構造の除去
• 仕上がりを良くする表面加工
• 穴あけ、タッピングねじ
• 特性を高めるための熱処理
• 熱間静水圧プレスによる内部空隙の除去
• ビードブラスト、陽極酸化、コーティングなどの表面処理

後処理では、アプリケーション要件に合わせて部品を調整します。

SLMデザイン・ガイドライン

SLM 設計の主な考慮事項:

• 形状を最適化してサポート構造を削減
• 放熱性を高めるために最小限の壁の厚さを維持する
• 微細な格子構造を採用し軽量化を実現
• サポートを避けるための自立形状を設計する
• 加工後の公差と表面仕上げを考慮する
• 階段状の影響を最小限に抑えるためにパーツの向きを調整する
• 印刷時の熱応力の影響を考慮する
• サポートの取り外しを容易にするタブなどのデザインイン機能

シミュレーション ツールは、設計段階自体で SLM の印刷適性を評価するのに役立ちます。

SLM印刷装置

主要な SLM システム メーカー:

これらのターンキー システムは、さまざまなビルド サイズでの自動 SLM 印刷機能を提供します。

SLM のコスト経済性

SLM の印刷コストは以下によって異なります。

• マシン購入費 – $0.5M ～ $1.5M
• 材料費 – 一般金属の場合 $50-$150/kg
• 人件費 – 機械操作、後処理
• 造形速度 – パラメーターに応じて 5 ～ 100 cm3/hr
• より高い生産量によるスケールメリット

SLM は、他の金属製造プロセスと比較して、複雑な少量から中量の生産において最もコスト効率が高くなります。

の課題 SLM印刷

SLM に関連する課題には次のようなものがあります。

• 高い残留応力は部品の歪みを引き起こす可能性があります
• 構築方向に応じた異方性材料特性
• 最大部品サイズの制限
• 内部チャネルからの粉末の除去
• 機械加工に匹敵する表面仕上げを実現
• オーバーハングに支持構造が必要
• 専門のオペレータートレーニングが必要
• 粉体を扱うリスクには安全上の注意が必要です

ただし、進行中の開発により、これらの課題の多くは解決されています。

SLMの今後の展望

SLM 印刷の将来の見通しは明るいです。

• 欠陥を減らして部品の品質を向上
• ビルドボリュームが大きいほど、より大きなパーツが可能になります
• より高いレーザー出力による高速なビルド速度
• 新材料開発で用途が広がる
• SLMとマシニングを組み合わせたハイブリッド製造
• 自動化された粉体処理と後処理
• 幅広い業界での主流の採用
• コストの低下により、より多くの用途で経済的になります

これらの進歩により、SLM プリント金属部品は、ますます多くの用途で従来の製造プロセスと競合できるようになります。

SLM 印刷サービス プロバイダーの選択

SLM サービス プロバイダーを選択する際の重要な要素は次のとおりです。

• 特に SLM テクノロジーに関する経験
• 提供される機器とビルドサイズの範囲
• さまざまな金属合金に関する材料の専門知識
• 熱処理などの二次加工機能
• ISO 9001やAS9100などの品質認証
• 設計の最適化とエンジニアリングのサポート
• リードタイムと納期厳守の実績
• クライアントの紹介と推薦文
• 価格体系 – パーツ価格とボリューム価格

信頼できる SLM サービス パートナーを選択すると、高品質の部品が効率的に生産されます。

の長所と短所 SLM印刷

長所

• 機械加工では不可能な複雑な形状
• CADから部品までの迅速な所要時間
• 材料の無駄が少なく、購入から飛行までの比率が低い
• 最適化された設計による軽量化
• アセンブリを単一の印刷パーツに統合する
• カスタマイズされたジャストインタイム生産の可能性
• 工具、治具、治具のコストを削減

短所

• 高額な機械設備投資
• ビルドチャンバーの寸法に基づいてサイズが制限される
• 部品を仕上げるために後処理が必要になることが多い
• 構築方向に応じた異方性特性
• 積層造形のための設計基準の欠如
• 機械加工よりも材料の選択肢が制限される
• 機器を操作するには訓練を受けた担当者が必要です

少量から中量の生産の場合、SLM は大きな利点をもたらしますが、考慮すべき制限があります。

よくあるご質問

結論

SLM 印刷により、デジタル製造ワークフローによる複雑な高性能金属部品のオンデマンド生産が可能になります。テクノロジーが成熟し続けるにつれて、SLM はさまざまな業界のより主流のアプリケーションで実行可能になるでしょう。 SLM プリンティングの独自の機能により、エンジニアやデザイナーは積層造形を使用して革新的な次世代製品を作成できるようになります。

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