inzicht in SLM productie

slm productie is een additief productieproces op basis van poederbedfusie dat in verschillende industrieën wordt gebruikt. Deze gids geeft een uitgebreide kijk op SLM - hoe het werkt, materialen, toepassingen, voor- en nadelen, systeemleveranciers en meer.

Overzicht van selectief lasersmelten (SLM)

Slm manufacturing is een additief fabricageproces waarbij een laser wordt gebruikt om metaalpoeder laag voor laag selectief te smelten om volledig dichte onderdelen op te bouwen. Belangrijkste kenmerken:

• Gebruikt 3D CAD-gegevens om het lasersmelten van poederlagen te sturen
• Bereikt bijna volledige dichtheid in de meeste legeringen (>99%)
• Maakt complexe geometrieën mogelijk die niet mogelijk zijn met gieten/verspanen
• Gangbare materialen zijn roestvrij staal, titanium, aluminium, nikkellegeringen
• Typische laagdikte 20-100 micron

Slm-productie biedt ontwerpvrijheid en mechanische eigenschappen die traditionele productie benaderen.

Hoe de slm productie Werken

SLM gebruikt een krachtige laser om fijn metaalpoeder in nauwkeurige patronen te smelten:

• CAD-model wordt digitaal in dunne dwarsdoorsneden gesneden
• Poederlaag wordt gelijkmatig over het bouwplatform verspreid
• Laser smelt poeder op basis van elk plakje, waardoor de deeltjes samensmelten
• Platform zakt, nieuwe laag wordt aangebracht en het proces wordt herhaald
• Volledig dichte onderdelen worden laag voor laag additief opgebouwd

Een beschermende atmosfeer van inert gas voorkomt oxidatie tijdens het bouwen.

Materialen voor SLM

Veel metaalpoeders kunnen worden gebruikt voor SLM, waaronder:

SLM metalen

• Roestvrij staal (316L, 17-4PH, 15-5PH)
• Gereedschapsstaal (H13, M2)
• Titanium (Ti-6Al-4V)
• Aluminium (AlSi10Mg)
• Kobalt-chroom (CoCr)
• Nikkellegeringen (Inconel 625, 718)
• Koperlegeringen
• Edelmetalen

Poeders variëren meestal van 15-45 micron. Sommige legeringen vereisen speciale parameters om succesvol te printen.

Toepassingen van SLM onderdelen

Met slm-productie kunnen samenstellingen worden geconsolideerd tot onderdelen uit één stuk zonder assemblage. Gebruikelijke toepassingen zijn onder andere:

Toepassingen voor SLM-onderdelen

• Ruimtevaart - lichtgewicht constructies, turbines, beugels
• Medisch - implantaten, prothesen, chirurgische instrumenten
• Automobielindustrie - lichtgewicht onderdelen, aangepaste ontwerpen
• Gereedschap - spuitgietmatrijzen met conforme koeling
• Energie - complexe olie/gas afsluiters, warmtewisselaars
• Defensie - aangepaste drone/robotica-onderdelen die sterkte nodig hebben

SLM maakt geoptimaliseerde ontwerpen mogelijk met een lager gewicht en kortere doorlooptijden dan bij traditionele productie.

Voordelen van SLM Additive Manufacturing

Belangrijkste voordelen die SLM aantrekkelijk maken:

• Complexe geometrieën en microstructuren mogelijk
• Volledig dichte en isotrope materiaaleigenschappen
• Minder afval - gebruik alleen het benodigde materiaal
• Gewichtsreductie door consolidatie van assemblages
• Snelle doorlooptijd voor ontwerpiteraties
• Geen speciaal gereedschap nodig zoals giet-/smeedmatrijzen
• Aangepaste legeringen en gesorteerde materialen haalbaar

Slm-productie biedt bijna onbeperkte vrijheid om verbeterde componenten te produceren die anders niet haalbaar zouden zijn.

Beperkingen van slm-productie

SLM heeft een aantal nadelen ten opzichte van conventionele productie:

• Hogere onderdeelkosten voor kleine productievolumes
• Beperkte afmetingen op basis van de afmetingen van de bouwruimte (wordt na verloop van tijd beter)
• Beperkte materiaalkeuze vergeleken met gegoten of gesmede legeringen
• Nabewerking zoals oppervlaktebehandeling vaak vereist
• Speciale behandeling van reactieve poeders zoals titanium en aluminium
• Mogelijke defecten waarvoor inspectiemethoden nodig zijn om ze te identificeren
• anisotrope eigenschappen in sommige materialen en bouwt

Uitdagingen worden beperkt door voortdurende technologische vooruitgang.

Leveranciers van SLM-systemen

Belangrijke fabrikanten van SLM-apparatuur zijn onder andere:

Opmerkelijke leveranciers van SLM-systemen

• EOS
• 3D-systemen
• GE-additief
• Trumpf
• Renishaw
• DMG Mori
• Sisma
• Mazak
• AMCM

Velen bieden kant-en-klare systemen plus apparatuur voor poederverwerking en nabewerking.

Kostenanalyse van slm productie Productie

Net als de meeste AM-processen heeft SLM hoge aanloopkosten, maar lage volumekosten per onderdeel:

• Kosten SLM-systeem ~$500.000 tot $1M+
• Opbouwsnelheid ~5-20 cm3/uur (~10-50g/uur)
• Arbeidstijd ~5-10 uur inclusief nabewerking
• Materiaalkosten ~$50-200/kg
• De totale onderdeelkosten kunnen oplopen van $500 tot $5000+.

De hoogste kosten zijn arbeid, systeeminvesteringen en materialen. Concurrerend voor kleine/middelgrote volumes.

SLM vs. metaal gieten en verspanen

Elk proces heeft voordelen die geschikt zijn voor specifieke toepassingen, productievolumes en doelstellingen.

FAQ

Welke materialen kunnen 3D geprint worden met SLM?

De meest voorkomende SLM materialen zijn legeringen van roestvast staal, titanium, aluminium, kobalt-chroom, nikkel, koper en edelmetalen. Verschillende gereedschapsstalen en superlegeringen zijn ook mogelijk.

Wat is de typische nauwkeurigheid van SLM onderdelen?

SLM kan onderdelen produceren met een nauwkeurigheid van +/- 0,005 in/in, afhankelijk van factoren zoals laagdikte, scanstrategie, geometrie en nabewerking. Kritische oppervlakken moeten mogelijk worden bewerkt.

Welke nabewerking is er nodig voor SLM onderdelen?

Typische SLM nabewerking omvat het verwijderen van steunen, spanningsverlaging, polijsten/lijnen van het oppervlak, heet isostatisch persen om interne holtes te verwijderen en warmtebehandelingen indien nodig.

Kan SLM functioneel gegradeerde materialen maken?

Ja, SLM kan complexe structuren met gradaties maken door de samenstelling van de grondstof en de microstructuur op verschillende plaatsen in een constructie intelligent te variëren.

Is SLM geschikt voor massaproductie?

Momenteel is SLM het meest toepasbaar voor kleine tot middelgrote productievolumes tot duizenden onderdelen waarbij de voordelen van ontwerpflexibiliteit en aangepaste eigenschappen de kosten rechtvaardigen.

SLM maakt baanbrekende prestatieverbeteringen mogelijk met additieve technieken. Naarmate de technologie volwassener wordt, zullen de kosten concurrerender worden.

Conclusie

Selectief lasersmelten heeft een revolutie teweeggebracht in de productie in verschillende industrieën door complexe geoptimaliseerde geometrieën mogelijk te maken die voorheen onmogelijk waren. Het bouwt dichte functionele metalen onderdelen op basis van 3D modelgegevens door poederlagen samen te smelten met een gefocuste laser. Hoewel de kosten nog steeds hoger zijn voor kleinere volumes, biedt SLM een ongekende vrijheid om ontwerpen van componenten te herontwerpen voor betere prestaties. Materialen als titanium, aluminium, staal, nikkel en kobaltlegeringen worden voortdurend uitgebreid. Naarmate de technologie voortschrijdt, zal SLM levensvatbaar worden voor de productie van grotere volumes en conventionele fabricage aanvullen waar het voordelen biedt. SLM blijft nieuwe mogelijkheden bieden voor ontwerpers en ingenieurs.

ken meer 3D-printprocessen