SLM-additieve productie

Inhoudsopgave

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

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

SLM heeft echter ook enkele beperkingen:

Beperkingen van SLM Additive Manufacturing

BeperkingBeschrijving
MachinekostenIndustriële SLM-machines hebben hoge initiële kapitaalkosten van $100K-$1M+
Materiaal optiesMomenteel beperkt tot reactieve metalen zoals titanium, aluminium, gereedschapsstaal en superlegeringen
NauwkeurigheidDe typische nauwkeurigheid van 0,1-0,2 mm is lager dan de bewerkingstoleranties
OppervlakteafwerkingHet bedrukte oppervlak is ruw en vereist nabewerking
BouwgrootteDe maximale onderdeelgrootte wordt beperkt door de grootte van de printerkamer
Lage batchproductieMeest economisch voor kleine series en op maat gemaakte onderdelen versus massaproductie
NabewerkingExtra 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

StapBeschrijving
3d modelEen 3D CAD-model wordt digitaal in lagen opgedeeld
Verspreid poederEen recoaterblad verspreidt een dunne laag poeder over het bouwplatform
Laser smeltenEen laserstraal traceert elke laag smeltpoeder om het te binden op basis van de gesneden CAD-gegevens
Lager platformHet bouwplatform gaat omlaag en er wordt nog een laag poeder overheen verspreid
Herhaal stappenHet laagsmeltproces wordt herhaald totdat het volledige deel is opgebouwd
Onderdeel verwijderenHet voltooide 3D-geprinte onderdeel wordt uit het poederbed verwijderd
NaprocesHet 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

MateriaalBelangrijkste eigenschappenToepassingen
Titanium legeringenHoge sterkte-gewichtsverhouding, biocompatibiliteitLucht- en ruimtevaart, medische implantaten
Aluminium legeringenLichtgewicht, hoge sterkteAutomobiel, ruimtevaart
Roestvrij staalCorrosiebestendigheid, hoge sterkteIndustrieel gereedschap, maritiem
GereedschapsstaalHoge hardheid, hittebestendigheidSpuitgietmatrijzen, matrijzen
Nikkel-superlegeringenHitte- en corrosiebestendigheidTurbinebladen, raketmondstukken
Kobalt ChroomSlijtvastheid, biocompatibiliteitTandimplantaten, 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

RichtlijnBeschrijving
Vermijd overhangenMinimaliseer overhangen die steunen vereisen die moeten worden verwijderd
Ontwerp ankersVoeg kleine ankers of lipjes toe om het onderdeel aan de bouwplaat te bevestigen
Oriënteer je op krachtLijn het onderdeel uit om de sterkte in functionele richting te maximaliseren
Minimaliseer de hoogte van het onderdeelOriënteer om de Z-hoogte te minimaliseren om te voorkomen dat delicate onderdelen instorten
Laat nabewerking toeVoeg 0,1-0,3 mm ruimte toe voor nabewerking als er nauwe toleranties nodig zijn
Optimaliseer roosterontwerpenStem de celgrootte en de stutgrootte af op deellasten en SLM-beperkingen
Inclusief ventilatiegatenVoeg kleine gaatjes toe om te voorkomen dat opgesloten poeder defecten veroorzaakt
Conformele koelkanalenOntwerp complexe interne koelkanalen niet mogelijk met boren/bewerking
Combineer onderdelenConsolideer 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

BedrijfPrintersBelangrijkste kenmerken
EOSEOS M290, EOS M300x4Pionier op het gebied van 3D-printen van metaal, uitstekende onderdeeleigenschappen
SLM-oplossingenSLM 280, SLM 500, SLM 800Zeer hoog laservermogen voor productiviteit, grote bouwvolumes
3D-systemenDMP-fabriek 500Schaalbare systemen voor productie van grote volumes
GE-additiefConceptlaser M2, X-lijn 2000RNu onderdeel van GE, betrouwbare productiviteitswerkpaarden
RenishawRenAM 500QUitstekende 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

FabrikantPrintermodelBouwvolume opPrijsbereik
EOSEOS M10095 x 95 x 95 mm$100k – $150k
SLM-oplossingenSLM 125125 x 125 x 125 mm$175k – $250k
3D-systemenDMP-fabriek 500500 x 500 x 500 mm$500k – $800k
GE-additiefConceptlaser M2-serie 5250 x 250 x 280 mm$700k – $900k
RenishawRenAM 500M250 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

FactorBeschrijving
Facilitaire kostenHoud rekening met de kosten voor printer, materialen en uitbouw van de faciliteit
MateriaalbehandelingInstalleer apparatuur voor het verwerken van poeder en zorg voor persoonlijke beschermingsmiddelen voor werknemers
NabewerkingReinigingsapparatuur, warmtebehandeling, HIP, oppervlakteafwerking etc.
SoftwareWorkflowsoftware voor planning, nesting en procesbewaking
OpleidingTrain ingenieurs op het gebied van ontwerp en technici op het gebied van de bediening van de printer
VeiligheidVolg de procedures voor het hanteren van poeders en zorg voor brandblussystemen
OnderhoudPlan regelmatig systeemonderhoud en kalibratie
KwaliteitscontroleAfmetingen en materiaaleigenschappen meten, herhaalbaarheidstesten
CertificeringISO 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.

slm additieve productie

Voordelen van SLM Additive Manufacturing

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

Voordelen van SLM Additive Manufacturing

VoordeelBeschrijving
Complexe geometrieënSLM kan zeer complexe organische vormen en ingewikkelde interne roosters en kanalen produceren
Aangepaste onderdelenCreëer eenvoudig aangepaste onderdelen die zijn afgestemd op de behoeften van de klant en de beperkingen van de gereedschappen
GewichtsverminderingRoosterstructuren en topologie-optimalisatie maken lichtgewicht, sterke ontwerpen mogelijk
Geconsolideerde VergaderingenCombineer meerdere componenten tot enkele complexe onderdelen
Snelle doorlooptijdenPrint onderdelen on-demand rechtstreeks vanuit CAD-gegevens in plaats van maanden voor bewerking
Minder afvalGebruik alleen de benodigde hoeveelheid materiaal in plaats van machinaal bewerken uit knuppels
Productie op aanvraagMaakt gedistribueerde just-in-time-productie dicht bij klanten mogelijk
VoorraadverminderingPrint onderdelen indien nodig, waardoor de kosten voor gereedschap, opslag en voorraad worden verminderd
Hoogwaardige materialenVerwerk 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

BeperkingBeschrijving
MachinekostenSLM-printers hebben hoge kapitaalkosten, vaak meer dan $500.000
Beschikbaarheid van materiaalMomenteel beperkt tot reactieve structurele metalen versus kunststoffen
NauwkeurigheidTypische nauwkeurigheid van 0,1-0,2 mm is lager dan CNC-bewerking
OppervlakteafwerkingHet oppervlak zoals afgedrukt is relatief ruw en heeft een trapsgewijs effect
NabewerkingOndersteuning verwijderen, machinaal bewerken en polijsten is vaak vereist
AfdruksnelheidBouwsnelheden doorgaans 5-100 cc/uur, limietsnelheid versus massaproductie
Maximale onderdeelgrootteBeperkt door het bouwvolume van de printer, doorgaans minder dan 500 x 500 x 500 mm
ProcesbewakingGebrek aan monitoring ter plaatse kan leiden tot onopgemerkte defecten
Expertise van de operatorSLM-technici hebben een aanzienlijke training op het gebied van procedures nodig
MateriaalkostenPoedermetalen 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

ProductierolVoorbeelden
Snelle prototyperingSnelle ontwerpiteraties en proof-of-concept-onderdelen
Productie in kleine volumesBeugels voor de ruimtevaart, waaiers, medische implantaten
Brug gereedschapHet produceren van vroege eenheden terwijl er spuitgietmatrijzen worden gemaakt
Gedeeltelijke consolidatieHet combineren van meerdere componenten tot afzonderlijke onderdelen
Massaal maatwerkOp maat gemaakte producten voor eindgebruik, zoals tandheelkundige aligners
Gedistribueerde productieOn-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

TrendBeschrijving
Grotere printersBouw volumes van meer dan 1 meter lengte en hoogte
Multi-lasersystemenMulti-lasermachines met hoger vermogen dan 1 kW
Hogere snelhedenPrintsnelheden tot 500 cc/uur via gescande galvolasers
Nieuwe materialenLegeringen voor hoge temperaturen, MMC's, nieuwe composieten
Hybride productieGecombineerde AM- en subtractieve processen in één systeem
Geautomatiseerde nabewerkingMinder handmatige arbeid bij het verwijderen van ondersteuningen en oppervlakteafwerking
Controle tijdens het procesIn-situ monitoring van smeltbad-, poederbed- en onderdeeldefecten
SimulatieOp fysica gebaseerde simulaties om gedrag te voorspellen en builds te optimaliseren
Machinaal lerenAI voor ontwerp, procesoptimalisatie, kwaliteitsborging
Digitale toeleveringsketenNaadloze 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

FactorBeschrijving
Apparatuur voor afdrukkenZoek naar gerenommeerde industriële metaalprinters met een groot straalvermogen en grote bouwvolumes
MaterialenMogelijkheid om gewenste legeringen zoals titanium, gereedschapsstaal, roestvrij staal te verwerken
NabewerkingBied een volledig scala aan post-printverwerking aan, zoals HIP, machinaal bewerken en polijsten
KwaliteitsproceduresISO 9001 of AS9100 gecertificeerd met strikte QA-processen
Applicatie-ervaringExpertise en casestudies in doeltoepassingen zoals de lucht- en ruimtevaart, de automobielsector en de medische sector
OntwerpondersteuningMogelijkheid om onderdelen te ontwerpen en te optimaliseren voor AM-fabriceerbaarheid
DoorlooptijdenMogelijkheid om monster- en productieonderdelen binnen de vereiste tijdsbestekken te leveren
BestandsvoorbereidingAccepteer standaard CAD- en polygoonbestandsformaten met ontwerpanalyse
Diensten na de bouwReiniging, warmtebehandeling, oppervlakteafwerking, coatingdiensten
Aanvullende dienstenInspectie, rapid prototyping, bruggereedschap, gietstukken, gietwerk
PrijzenConcurrerende en schaalbare prijzen voor verschillende bouwvolumes
PlaatsNabijheid 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.

slm additieve productie

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

Delen op

Facebook
Twitteren
LinkedIn
WhatsAppen
E-mail

MET3DP Technology Co, LTD is een toonaangevende leverancier van additieve productieoplossingen met hoofdkantoor in Qingdao, China. Ons bedrijf is gespecialiseerd in 3D printapparatuur en hoogwaardige metaalpoeders voor industriële toepassingen.

Onderzoek om de beste prijs en een op maat gemaakte oplossing voor uw bedrijf te krijgen!

gerelateerde artikelen

Koop Metal3DP's
Productbrochure

Ontvang de nieuwste producten en prijslijst