SLM-additieve productie

Overzicht van SLM-additieve productie

Selectief lasersmelten (SLM) is een additieve productietechnologie die gebruik maakt van een laser om metaalpoedermateriaal laag voor laag selectief te smelten en samen te smelten om 3D-objecten op te bouwen. SLM is geschikt voor het verwerken van reactieve metalen zoals titanium, aluminium en roestvrij staal tot volledig dichte en functionele onderdelen met complexe geometrieën.

SLM biedt verschillende voordelen ten opzichte van traditionele productie:

Voordelen van SLM Additive Manufacturing

Voordeel	Beschrijving
Ontwerpvrijheid	SLM kan complexe geometrieën produceren, zoals roosters, interne kanalen en organische vormen die met machinale bewerking niet mogelijk zijn
Maatwerk	Onderdelen kunnen eenvoudig worden aangepast en geoptimaliseerd op basis van functionaliteit in plaats van beperkingen op het gebied van de maakbaarheid
Lichtgewicht	Organische vormen en roosters zorgen ervoor dat onderdelen licht van gewicht zijn en tegelijkertijd hun sterkte behouden
Materiaalbesparing	SLM gebruikt alleen de benodigde hoeveelheid materiaal versus bewerking uit massieve blokken
Snelle prototypering	Onderdelen kunnen rechtstreeks in 3D worden geprint vanuit CAD versus tooling voor prototyping
Just-in-time productie	On-demand printen als dat nodig is, verlaagt de voorraadkosten
Veerkracht van de toeleveringsketen	Gedistribueerde productie vermindert de risico's in de toeleveringsketen

SLM heeft echter ook enkele beperkingen:

Beperkingen van SLM Additive Manufacturing

Beperking	Beschrijving
Machinekosten	Industriële SLM-machines hebben hoge initiële kapitaalkosten van $100K-$1M+
Materiaal opties	Momenteel beperkt tot reactieve metalen zoals titanium, aluminium, gereedschapsstaal en superlegeringen
Nauwkeurigheid	De typische nauwkeurigheid van 0,1-0,2 mm is lager dan de bewerkingstoleranties
Oppervlakteafwerking	Het bedrukte oppervlak is ruw en vereist nabewerking
Bouwgrootte	De maximale onderdeelgrootte wordt beperkt door de grootte van de printerkamer
Lage batchproductie	Meest economisch voor kleine series en op maat gemaakte onderdelen versus massaproductie
Nabewerking	Extra stappen zoals verwijdering van steunen en warmtebehandeling vereist

Hoe SLM 3D-printen werkt

SLM is een poederbedfusietechnologie die gebruik maakt van een gerichte laserstraal om metaalpoedermateriaal laag voor laag selectief te smelten en samen te smelten.

De belangrijkste stappen in het SLM-proces zijn:

SLM 3D-printproces

Stap	Beschrijving
3d model	Een 3D CAD-model wordt digitaal in lagen opgedeeld
Verspreid poeder	Een recoaterblad verspreidt een dunne laag poeder over het bouwplatform
Laser smelten	Een laserstraal traceert elke laag smeltpoeder om het te binden op basis van de gesneden CAD-gegevens
Lager platform	Het bouwplatform gaat omlaag en er wordt nog een laag poeder overheen verspreid
Herhaal stappen	Het laagsmeltproces wordt herhaald totdat het volledige deel is opgebouwd
Onderdeel verwijderen	Het voltooide 3D-geprinte onderdeel wordt uit het poederbed verwijderd
Naproces	Het onderdeel wordt gereinigd en met warmte behandeld om spanningen te verlichten

SLM-materialen

SLM is in staat een reeks reactieve metalen te verwerken tot volledig dichte delen, waaronder:

SLM-materialen

Materiaal	Belangrijkste eigenschappen	Toepassingen
Titanium legeringen	Hoge sterkte-gewichtsverhouding, biocompatibiliteit	Lucht- en ruimtevaart, medische implantaten
Aluminium legeringen	Lichtgewicht, hoge sterkte	Automobiel, ruimtevaart
Roestvrij staal	Corrosiebestendigheid, hoge sterkte	Industrieel gereedschap, maritiem
Gereedschapsstaal	Hoge hardheid, hittebestendigheid	Spuitgietmatrijzen, matrijzen
Nikkel-superlegeringen	Hitte- en corrosiebestendigheid	Turbinebladen, raketmondstukken
Kobalt Chroom	Slijtvastheid, biocompatibiliteit	Tandimplantaten, orthopedie

De meest voorkomende SLM-materialen zijn titanium- en aluminiumlegeringen, samen met gereedschapsstaal en roestvrij staal. Ook meer exotische superlegeringen en metaalcomposieten kunnen met SLM-technologie worden verwerkt.

SLM-ontwerprichtlijnen

Om met succes onderdelen voor SLM 3D-printen te ontwerpen, moeten ingenieurs deze richtlijnen volgen:

SLM-ontwerprichtlijnen

Richtlijn	Beschrijving
Vermijd overhangen	Minimaliseer overhangen die steunen vereisen die moeten worden verwijderd
Ontwerp ankers	Voeg kleine ankers of lipjes toe om het onderdeel aan de bouwplaat te bevestigen
Oriënteer je op kracht	Lijn het onderdeel uit om de sterkte in functionele richting te maximaliseren
Minimaliseer de hoogte van het onderdeel	Oriënteer om de Z-hoogte te minimaliseren om te voorkomen dat delicate onderdelen instorten
Laat nabewerking toe	Voeg 0,1-0,3 mm ruimte toe voor nabewerking als er nauwe toleranties nodig zijn
Optimaliseer roosterontwerpen	Stem de celgrootte en de stutgrootte af op deellasten en SLM-beperkingen
Inclusief ventilatiegaten	Voeg kleine gaatjes toe om te voorkomen dat opgesloten poeder defecten veroorzaakt
Conformele koelkanalen	Ontwerp complexe interne koelkanalen niet mogelijk met boren/bewerking
Combineer onderdelen	Consolideer assemblages in afzonderlijke onderdelen om de assemblagevereisten te verminderen

Door deze richtlijnen te volgen, vermijdt u veelvoorkomende SLM-printfouten, zoals een slechte oppervlakteafwerking, vervorming, barsten of opgesloten poeder.

SLM-printerfabrikanten

De belangrijkste fabrikanten van SLM-systemen zijn onder meer:

SLM 3D-printerfabrikanten

Bedrijf	Printers	Belangrijkste kenmerken
EOS	EOS M290, EOS M300x4	Pionier op het gebied van 3D-printen van metaal, uitstekende onderdeeleigenschappen
SLM-oplossingen	SLM 280, SLM 500, SLM 800	Zeer hoog laservermogen voor productiviteit, grote bouwvolumes
3D-systemen	DMP-fabriek 500	Schaalbare systemen voor productie van grote volumes
GE-additief	Conceptlaser M2, X-lijn 2000R	Nu onderdeel van GE, betrouwbare productiviteitswerkpaarden
Renishaw	RenAM 500Q	Uitstekende precisie, geïntegreerd kwaliteitsmanagementsysteem

Bij het kiezen van een SLM-systeem zijn de belangrijkste factoren bouwvolume, laservermogen, materiaalmogelijkheden, precisie en softwareworkflow. De leidende fabrikanten bieden gevestigde systemen aan, maar er komen ook veel nieuwe toetreders uit China en India.

SLM-printerprijzen

Industriële SLM-systemen hebben hoge initiële kapitaalkosten, variërend van $100.000 voor machines op instapniveau tot $1.000.000+ voor geavanceerde productiesystemen:

SLM-printerprijzen

Fabrikant	Printermodel	Bouwvolume op	Prijsbereik
EOS	EOS M100	95 x 95 x 95 mm	$100k – $150k
SLM-oplossingen	SLM 125	125 x 125 x 125 mm	$175k – $250k
3D-systemen	DMP-fabriek 500	500 x 500 x 500 mm	$500k – $800k
GE-additief	Conceptlaser M2-serie 5	250 x 250 x 280 mm	$700k – $900k
Renishaw	RenAM 500M	250 x 250 x 350 mm	$950k – $1.2M

Grotere bouwvolumes, hoger laservermogen en productiviteitsfuncties verhogen de systeemkosten. Maar verstandig kiezen op basis van de toepassingsbehoeften en productie-eisen is van cruciaal belang.

Overwegingen bij SLM-faciliteiten

Om een SLM-faciliteit succesvol te exploiteren, moeten bedrijven het volgende overwegen:

SLM-faciliteitsfactoren

Factor	Beschrijving
Facilitaire kosten	Houd rekening met de kosten voor printer, materialen en uitbouw van de faciliteit
Materiaalbehandeling	Installeer apparatuur voor het verwerken van poeder en zorg voor persoonlijke beschermingsmiddelen voor werknemers
Nabewerking	Reinigingsapparatuur, warmtebehandeling, HIP, oppervlakteafwerking etc.
Software	Workflowsoftware voor planning, nesting en procesbewaking
Opleiding	Train ingenieurs op het gebied van ontwerp en technici op het gebied van de bediening van de printer
Veiligheid	Volg de procedures voor het hanteren van poeders en zorg voor brandblussystemen
Onderhoud	Plan regelmatig systeemonderhoud en kalibratie
Kwaliteitscontrole	Afmetingen en materiaaleigenschappen meten, herhaalbaarheidstesten
Certificering	ISO 9001, AS9100-certificering voor gereguleerde industrieën

Het kiezen van een ervaren dienstverlener kan helpen bij het opzetten, uitvoeren en certificeren van faciliteiten voor gereguleerde toepassingen zoals de lucht- en ruimtevaart of medische apparatuur.

Voordelen van SLM Additive Manufacturing

De belangrijkste voordelen van SLM 3D-printen zijn onder meer:

Voordelen van SLM Additive Manufacturing

Voordeel	Beschrijving
Complexe geometrieën	SLM kan zeer complexe organische vormen en ingewikkelde interne roosters en kanalen produceren
Aangepaste onderdelen	Creëer eenvoudig aangepaste onderdelen die zijn afgestemd op de behoeften van de klant en de beperkingen van de gereedschappen
Gewichtsvermindering	Roosterstructuren en topologie-optimalisatie maken lichtgewicht, sterke ontwerpen mogelijk
Geconsolideerde Vergaderingen	Combineer meerdere componenten tot enkele complexe onderdelen
Snelle doorlooptijden	Print onderdelen on-demand rechtstreeks vanuit CAD-gegevens in plaats van maanden voor bewerking
Minder afval	Gebruik alleen de benodigde hoeveelheid materiaal in plaats van machinaal bewerken uit knuppels
Productie op aanvraag	Maakt gedistribueerde just-in-time-productie dicht bij klanten mogelijk
Voorraadvermindering	Print onderdelen indien nodig, waardoor de kosten voor gereedschap, opslag en voorraad worden verminderd
Hoogwaardige materialen	Verwerk geavanceerde metalen zoals titanium en superlegeringen tot onderdelen voor eindgebruik

De ontwerpvrijheid, de aanpassing van onderdelen en de gedistribueerde productiemogelijkheden maken SLM ideaal voor productie van kleine tot middelgrote volumes voor toepassingen in de lucht- en ruimtevaart, de medische sector, de industrie en de automobielsector.

Beperkingen van SLM Additive Manufacturing

SLM heeft enkele beperkingen, waaronder:

Beperkingen voor additieve productie van SLM

Beperking	Beschrijving
Machinekosten	SLM-printers hebben hoge kapitaalkosten, vaak meer dan $500.000
Beschikbaarheid van materiaal	Momenteel beperkt tot reactieve structurele metalen versus kunststoffen
Nauwkeurigheid	Typische nauwkeurigheid van 0,1-0,2 mm is lager dan CNC-bewerking
Oppervlakteafwerking	Het oppervlak zoals afgedrukt is relatief ruw en heeft een trapsgewijs effect
Nabewerking	Ondersteuning verwijderen, machinaal bewerken en polijsten is vaak vereist
Afdruksnelheid	Bouwsnelheden doorgaans 5-100 cc/uur, limietsnelheid versus massaproductie
Maximale onderdeelgrootte	Beperkt door het bouwvolume van de printer, doorgaans minder dan 500 x 500 x 500 mm
Procesbewaking	Gebrek aan monitoring ter plaatse kan leiden tot onopgemerkte defecten
Expertise van de operator	SLM-technici hebben een aanzienlijke training op het gebied van procedures nodig
Materiaalkosten	Poedermetalen kunnen 2-5x duurder zijn dan ruwe grondstoffen

Voor zeer hoge nauwkeurigheidsbehoeften, extreem grote onderdelen of massaproductievolumes zijn subtractieve methoden zoals CNC-bewerking doorgaans geschikter dan SLM-additief.

De rol van SLM in de productie

SLM is het meest geschikt voor:

Beste rollen voor SLM in productie

Productierol	Voorbeelden
Snelle prototypering	Snelle ontwerpiteraties en proof-of-concept-onderdelen
Productie in kleine volumes	Beugels voor de ruimtevaart, waaiers, medische implantaten
Brug gereedschap	Het produceren van vroege eenheden terwijl er spuitgietmatrijzen worden gemaakt
Gedeeltelijke consolidatie	Het combineren van meerdere componenten tot afzonderlijke onderdelen
Massaal maatwerk	Op maat gemaakte producten voor eindgebruik, zoals tandheelkundige aligners
Gedistribueerde productie	On-demand lokale productie dicht bij de klant

Voor zeer grote volumes is conventioneel hogedrukspuitgieten of kunststofspuitgieten vaak kosteneffectiever dan SLM 3D-printen. Maar voor productie op korte termijn blinkt SLM uit.

De toekomst van SLM Additive Manufacturing

Verwacht wordt dat SLM in de toekomst zal uitbreiden naar bredere toepassingen door:

De toekomst van SLM

Trend	Beschrijving
Grotere printers	Bouw volumes van meer dan 1 meter lengte en hoogte
Multi-lasersystemen	Multi-lasermachines met hoger vermogen dan 1 kW
Hogere snelheden	Printsnelheden tot 500 cc/uur via gescande galvolasers
Nieuwe materialen	Legeringen voor hoge temperaturen, MMC's, nieuwe composieten
Hybride productie	Gecombineerde AM- en subtractieve processen in één systeem
Geautomatiseerde nabewerking	Minder handmatige arbeid bij het verwijderen van ondersteuningen en oppervlakteafwerking
Controle tijdens het proces	In-situ monitoring van smeltbad-, poederbed- en onderdeeldefecten
Simulatie	Op fysica gebaseerde simulaties om gedrag te voorspellen en builds te optimaliseren
Machinaal leren	AI voor ontwerp, procesoptimalisatie, kwaliteitsborging
Digitale toeleveringsketen	Naadloze digitale workflow van ontwerp tot productie

Een SLM-dienstverlener kiezen

Bij het selecteren van een SLM-dienstverlener moeten kopers het volgende evalueren:

Een SLM-dienstverlener kiezen

Factor	Beschrijving
Apparatuur voor afdrukken	Zoek naar gerenommeerde industriële metaalprinters met een groot straalvermogen en grote bouwvolumes
Materialen	Mogelijkheid om gewenste legeringen zoals titanium, gereedschapsstaal, roestvrij staal te verwerken
Nabewerking	Bied een volledig scala aan post-printverwerking aan, zoals HIP, machinaal bewerken en polijsten
Kwaliteitsprocedures	ISO 9001 of AS9100 gecertificeerd met strikte QA-processen
Applicatie-ervaring	Expertise en casestudies in doeltoepassingen zoals de lucht- en ruimtevaart, de automobielsector en de medische sector
Ontwerpondersteuning	Mogelijkheid om onderdelen te ontwerpen en te optimaliseren voor AM-fabriceerbaarheid
Doorlooptijden	Mogelijkheid om monster- en productieonderdelen binnen de vereiste tijdsbestekken te leveren
Bestandsvoorbereiding	Accepteer standaard CAD- en polygoonbestandsformaten met ontwerpanalyse
Diensten na de bouw	Reiniging, warmtebehandeling, oppervlakteafwerking, coatingdiensten
Aanvullende diensten	Inspectie, rapid prototyping, bruggereedschap, gietstukken, gietwerk
Prijzen	Concurrerende en schaalbare prijzen voor verschillende bouwvolumes
Plaats	Nabijheid voor supply chain logistiek en communicatie

Door te kiezen voor een dienstverlener met end-to-end mogelijkheden, van ontwerp tot nabewerking, bent u verzekerd van resultaten van hoge kwaliteit. Het controleren van casestudies en het bezoeken van faciliteiten helpt de ervaring te verifiëren.

Veelgestelde vragen

Vraag: Welke materialen kunnen 3D-geprint worden met SLM-technologie?

A: SLM kan een reeks reactieve metalen verwerken, zoals roestvrij staal, gereedschapsstaal, titaniumlegeringen, nikkel-superlegeringen, aluminiumlegeringen en kobaltchroom. De meest populaire SLM-materialen zijn titanium Ti6Al4V en AlSi10Mg aluminium.

Vraag: Hoe nauwkeurig is SLM 3D-printen?

A: SLM produceert doorgaans een nauwkeurigheid van ongeveer 0,1-0,2 mm. Hoewel lager dan de CNC-bewerkingstolerantie, kunnen nabewerkingen zoals machinaal bewerken en polijsten de nauwkeurigheid verbeteren. Functiegroottes kleiner dan 0,3 mm worden niet aanbevolen.

Vraag: Welke industrieën gebruiken SLM additive manufacturing?

A: Lucht- en ruimtevaart-, medische, tandheelkundige, automobiel- en industriële sectoren zijn tegenwoordig grote gebruikers van SLM-technologie vanwege voordelen zoals lichtgewicht, consolidatie van onderdelen, massaaanpassing en snelle doorlooptijden.

Vraag: Welke nabewerking is vereist na SLM-afdrukken?

A: Veel voorkomende verwerkingen na het printen omvatten het verwijderen van ondersteuning, spanningsverlichtende warmtebehandeling, Hot Isostatic Pressing (HIP), CNC-bewerking, polijsten en coaten. De vereisten zijn afhankelijk van de toepassing, het materiaal en de afwerkingsbehoeften.

Vraag: Hoe duur is SLM metaal 3D-printen?

A: Industriële SLM-systemen variëren van $100.000 tot meer dan $1 miljoen, afhankelijk van het bouwvolume, het laservermogen en de functies. De materiaalkosten voor metaalpoeder kunnen 2 tot 5 keer hoger zijn dan de kosten van grondstoffen. Maar de totale kosten dalen.

Vraag: Kan SLM overhangen en complexe vormen printen?

A: Ja, SLM kan geometrieën zoals uitsteeksels, roosters en dunne wanden printen door het gebruik van ondersteunende structuren. Zorgvuldige oriëntatie is nodig om vervorming en evenwichtsondersteuning te voorkomen.

Vraag: Welke software wordt gebruikt voor SLM-afdrukken?

A: SLM-printers worden geleverd met eigen software voor het afdrukken. Er wordt aanvullende software gebruikt voor ontwerp, bestandsreparatie, simulatie, bouwvoorbereiding, nesten, bouwbeheer en kwaliteitsbeheer.

Vraag: Hoe lang duurt het om een onderdeel in 3D te printen met SLM?

A: De printtijden variëren van uren tot dagen, afhankelijk van de onderdeelgrootte, de complexiteit van de geometrie en de printparameters. Voor metalen onderdelen werken SLM-printers doorgaans met een bouwsnelheid van 5 tot 100 cc/uur. Grotere onderdelen duren langer.

Vraag: Produceert SLM veilige en functionele metalen onderdelen voor eindgebruik?

A: Ja, met het juiste ontwerp en de juiste verwerking kan SLM volledig dichte metalen onderdelen produceren die voldoen aan de materiaaleigenschappen van traditioneel vervaardigde onderdelen of deze zelfs overtreffen voor functioneel eindgebruik in veeleisende toepassingen.

ken meer 3D-printprocessen

Over Met3DP

Video afspelen

NiTi poeder overzicht (bolvormige nikkel-titanium legering poeder)

Lees verder "

Plasma roterende elektrode proces (PREP) voor superieure metaalpoeders

Lees verder "

Ons product

NEEM CONTACT MET ONS OP

Nog vragen? Stuur ons nu een bericht! Na ontvangst van uw bericht behandelen wij uw verzoek met een heel team.

Koop Metal3DP's
Productbrochure

Ontvang de nieuwste producten en prijslijst

SLM-additieve productie

Inhoudsopgave