金属積層造形用の SLM

選択的レーザー溶融の概要

選択的レーザー溶融(SLM)は、レーザーを使用して金属粉末粒子を層ごとに選択的に溶融・融合させ、完全に高密度なパーツを造形する粉末床溶融金属3Dプリンティングプロセスである。

SLM テクノロジーの主な特性:

SLMは、航空宇宙、医療、自動車、産業用途向けの複雑でカスタマイズ可能な金属部品を可能にする。

選択的レーザー溶融の仕組み

SLM印刷プロセスは次のように機能する：

• 3Dモデルを2D断面レイヤーにスライス
• パウダーをビルドプレートに薄く塗る
• レーザーが層を選択的にスキャンし、粉末を溶かす
• 溶けた粉が固まり、融合する
• ビルドプレートが下がり、新しいレイヤーが上に広がる
• フルパートが出来上がるまで、この工程を繰り返す

未溶融パウダーは、コンポーネントを作り上げる際にサポートを提供する。これにより、専用の支持構造なしで複雑な形状が可能になります。

選択的レーザー溶融システムの種類

いくつかある。 SLM システム構成：

マルチレーザーシステムは造形時間を短縮し、クローズドループパウダーハンドリングは効率性とリサイクル性を向上させる。

選択的レーザー溶融用材料

SLMに使用される一般的な金属材料には次のようなものがある：

さまざまな合金粉末は、用途に応じて必要とされる強度、硬度、耐熱性、生体適合性などの特性を可能にする。

選択的レーザー溶融の応用

SLM金属印刷の代表的な用途には、以下のようなものがある：

SLMは、複雑なカスタム金属部品を一体化し、重量と性能を最適化することができる。

選択的レーザー溶融の利点

SLM技術の主な利点：

これらの利点により、より高性能な最終用途の金属部品を、競争力のあるリードタイムとコストで、より少ない生産量で製造することが可能になる。

選択的レーザー溶融の限界

SLMの限界には次のようなものがある：

この技術は、複雑な金属部品の少量から中量の生産に最適である。

SLMプリンターサプライヤー

大手SLMシステムメーカー

250mm×250mm×300mm程度の小型のものから、生産性の高い800mm×400mm×500mmの大型のものまで、さまざまなマシンが用意されている。

SLM 3Dプリンタの選択

SLMシステムを選択する際の主な考慮事項：

最適なSLMシステムは、用途に必要な材料、造形量、速度、粉体ハンドリング機能を提供する。

SLM施設要件

SLMプリンターを稼動させるためには、施設は以下を満たさなければならない：

• 電力レベル 20～60 kW（代表値
• 20～25℃前後の安定した温度
• 70% RH以下の低湿度
• 微粒子制御と金属粉の取り扱い
• 不活性ガスの供給と排気
• 排出される微粒子に対する排気フィルター
• 大気監視システム
• 強力な人的安全手順

SLMシステムは、電力、冷却、粉体処理、不活性ガス供給など、かなりのインフラを必要とする。

SLM印刷プロセス・パラメーター

典型的なSLM印刷パラメータ：

各合金粉末の完全な高密度部品を達成するためには、これらのパラメーターを正確に調整する必要がある。

SLM 設計ガイドラインと制限

主なSLM設計ガイドラインは以下の通り：

SLMプロセスでは、オーバーハング角や最小フィーチャサイズなど、幾何学的な要件を考慮する必要があります。

SLM後処理の要件

SLM部品の一般的な後処理工程：

後加工のレベルは、公差、表面仕上げ、材料特性などの用途要件によって異なる。

SLM部品の認定試験

SLMコンポーネントの代表的な認定試験：

徹底的なテストにより、SLM部品が生産用途に投入される前に要件を満たしていることが確認される。

のメリット SLM テクノロジー

選択的レーザー溶融には重要な利点がある：

• 鋳造やCNCでは不可能な複雑で有機的な形状
• トポロジー最適化による軽量構造
• 単一プリント部品への部品統合
• 減算法に比べて廃棄物を削減
• カスタマイズと迅速なデザインの反復
• 金属部品のジャスト・イン・タイム生産
• 鍛造素材に迫る高い強度と硬度

このような利点から、SLMはあらゆる産業において、高価値で少量の部品をオンデマンドで生産するのに適している。

SLM印刷導入の課題

SLM導入の障壁には以下のようなものがある：

技術が成熟するにつれて、こうした障壁は、材料、設備、トレーニングの改善、業界全体の標準化努力によって軽減されつつある。

選択的レーザー溶融の未来

SLM技術の新たなトレンド：

• 500 x 500 x 500 mmを超える大きな造形量
• マルチレーザーシステムによる造形速度の高速化
• 高温超合金を含む発泡合金
• 粉体のリサイクル性とハンドリングの向上
• サポートの自動削除と後処理
• AMとCNCを組み合わせたハイブリッド製造
• 設計最適化のための専用ソフトウェア
• プロセスパラメータと部品認定の標準化

SLMシステムは、造形サイズ、速度、材料、信頼性の面で進歩し続け、より多くの産業用途で生産ニーズに応えられるようになるだろう。

要点まとめ

• SLMは金属粉末をレーザーで選択的に融合し、フル密度の3Dプリントを実現する
• 微細で複雑な形状が可能な粉末床溶融プロセス
• 航空宇宙、医療、自動車、工業用途に最適
• ステンレス、チタン、アルミニウム、ニッケル合金などの金属を使用
• 部品の統合、カスタマイズ、軽量化のメリットを提供
• 制御された雰囲気と堅牢なパウダーハンドリングシステムが必要
• 印刷された部品には、かなりの後処理が必要な場合がある。
• 少量生産から中量生産のアプリケーションをリードする技術
• 素材、製造サイズ、スピード、品質の継続的改善
• 高性能プリント金属部品の実現

選択的レーザー溶融は、カスタマイズされた金属部品をオンデマンドで製造する産業用製造ソリューションとして成長を続けるだろう。

よくあるご質問

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