Jak działa drukowanie SLM

Selektywne topienie laserowe (SLM) to technika produkcji addytywnej, która wykorzystuje laser do selektywnego topienia i stapiania proszku metalicznego w obiekty 3D. Niniejszy przewodnik zawiera szczegółowy przegląd Drukowanie SLMmateriały, parametry procesu, zastosowania, korzyści i inne.

Czym jest SLM?

SLM to proces stapiania w łożu proszkowym, który wykorzystuje laser o dużej mocy do topienia i zestalania drobnego proszku metalicznego warstwa po warstwie w celu zbudowania w pełni gęstych części 3D bezpośrednio z danych CAD.

SLM umożliwia drukowanie w pełni gęstych części metalowych o złożonej geometrii bezpośrednio z danych 3D CAD.

Jak Drukowanie SLM Prace

Drukowanie SLM obejmuje następujące kluczowe komponenty i procesy:

Proces ten jest w pełni zautomatyzowany w oparciu o zaimportowaną geometrię modelu 3D.

SLM a inne metody druku 3D

SLM różni się od innych form druku 3D w kluczowy sposób:

SLM umożliwia drukowanie w pełni gęstych części metalowych odpowiednich do końcowych zastosowań inżynieryjnych.

Metale do druku SLM

Popularne metale drukowane w technologii SLM:

Szereg metali jest drukowanych za pomocą SLM dla różnych zastosowań wymagających określonych właściwości materiału.

Parametry procesu SLM

Krytyczne parametry procesu SLM:

Parametry te są optymalizowane w zależności od materiału, geometrii części, szybkości produkcji i wymaganych właściwości mechanicznych.

Korzyści z Drukowanie SLM

Kluczowe zalety druku SLM:

• Możliwość tworzenia złożonych geometrii, które nie są możliwe w przypadku obróbki skrawaniem
• Znacznie krótszy czas realizacji w porównaniu do obróbki skrawaniem
• Minimalna ilość odpadów materiałowych i niższe współczynniki zakupu do lotu
• Potencjał lekkości dzięki strukturom kratowym
• Konsolidacja zespołów w pojedyncze części
• Niestandardowe produkty dostosowane do specyfikacji klienta
• Produkcja just-in-time i redukcja zapasów
• Wysoka dokładność wymiarowa i powtarzalność
• Dobre wykończenie powierzchni i wysoka rozdzielczość

SLM zapewnia znaczną oszczędność kosztów i czasu w przypadku produkcji nisko- i średnioseryjnej.

Aplikacje SLM

SLM jest wykorzystywana w różnych branżach do produkcji wysokowydajnych części metalowych o skróconym czasie realizacji.

Obróbka końcowa części SLM

Typowe etapy obróbki końcowej części SLM:

• Usuwanie konstrukcji wsporczej za pomocą EDM
• Obróbka powierzchni w celu poprawy wykończenia
• Wiercenie otworów, gwintowanie
• Obróbka cieplna w celu poprawy właściwości
• Prasowanie izostatyczne na gorąco w celu wyeliminowania wewnętrznych pustek
• Obróbka powierzchniowa, taka jak piaskowanie, anodowanie, powlekanie

Obróbka końcowa dostosowuje części do wymagań aplikacji.

Wytyczne projektowe SLM

Kluczowe kwestie związane z projektowaniem SLM:

• Optymalizacja geometrii w celu zredukowania konstrukcji wsporczych
• Zachowanie minimalnej grubości ścianki dla lepszego rozpraszania ciepła
• Wykorzystanie drobnych struktur kratowych w celu zmniejszenia wagi
• Projektowanie geometrii samonośnych w celu uniknięcia podpór
• Uwzględnienie tolerancji po obróbce i wykończenia powierzchni
• Orientacja części w celu zminimalizowania efektu schodków
• Uwzględnienie wpływu naprężeń termicznych podczas drukowania
• Funkcje konstrukcyjne, takie jak zakładki ułatwiające usuwanie podpory

Narzędzia symulacyjne pomagają ocenić drukowalność SLM już na etapie projektowania.

Sprzęt drukujący SLM

Główni producenci systemów SLM:

Te gotowe systemy zapewniają zautomatyzowane możliwości drukowania SLM w różnych rozmiarach.

Ekonomia kosztów SLM

Koszty drukowania SLM różnią się w zależności od:

• Koszty zakupu maszyn - $0.5M do $1.5M
• Koszty materiałów - $50-$150/kg dla popularnych metali
• Koszty pracy - obsługa maszyny, obróbka końcowa
• Szybkość budowania - 5-100 cm3/godz. w zależności od parametrów
• Korzyści skali wynikające z większych wolumenów produkcji

W porównaniu z innymi procesami produkcji metali, SLM jest najbardziej opłacalna w przypadku złożonej produkcji na małą i średnią skalę.

Wyzwania Drukowanie SLM

Niektóre wyzwania związane z SLM obejmują:

• Wysokie naprężenia szczątkowe mogą powodować zniekształcenia części
• Anizotropowe właściwości materiału w zależności od orientacji kompilacji
• Ograniczenia dotyczące maksymalnego rozmiaru części
• Usuwanie proszku z kanałów wewnętrznych
• Osiągnięcie wykończenia powierzchni porównywalnego z obróbką skrawaniem
• Potrzeba konstrukcji wsporczych na nawisach
• Wymagane specjalistyczne szkolenie operatora
• Ryzyko związane z obsługą proszków wymaga środków ostrożności

Jednak ciągły rozwój pomaga rozwiązać wiele z tych wyzwań.

Perspektywy na przyszłość dla SLM

Perspektywy na przyszłość dla druku SLM są pozytywne:

• Lepsza jakość części z mniejszą liczbą defektów
• Większe objętości konstrukcyjne umożliwiają stosowanie większych części
• Większe prędkości budowy dzięki wyższej mocy lasera
• Rozwój nowych materiałów rozszerza zakres zastosowań
• Produkcja hybrydowa łącząca SLM z obróbką skrawaniem
• Zautomatyzowana obsługa proszku i przetwarzanie końcowe
• Powszechne zastosowanie w szerszym zakresie branż
• Malejące koszty sprawiają, że jest to ekonomiczne rozwiązanie dla większej liczby zastosowań

Te postępy pozwolą drukowanym częściom metalowym SLM konkurować z konwencjonalnymi procesami produkcyjnymi w coraz większej liczbie zastosowań.

Wybór dostawcy usług drukowania SLM

Oto ważne czynniki przy wyborze dostawcy usług SLM:

• Doświadczenie z technologią SLM
• Zakres oferowanego sprzętu i rozmiarów zabudowy
• Doświadczenie materiałowe z różnymi stopami metali
• Możliwości przetwarzania wtórnego, takie jak obróbka cieplna
• Certyfikaty jakości, takie jak ISO 9001 i AS9100
• Optymalizacja projektu i wsparcie inżynieryjne
• Czas realizacji i terminowość dostaw
• Referencje i referencje klientów
• Struktura cenowa - ceny częściowe a ilościowe

Wybór niezawodnego partnera serwisowego SLM zapewnia wysoką jakość produkowanych części.

Plusy i minusy Drukowanie SLM

Plusy

• Złożone geometrie nieosiągalne przy obróbce skrawaniem
• Krótki czas realizacji od CAD do części
• Niski poziom odpadów materiałowych i współczynnik zakupu do lotu
• Lekkość dzięki zoptymalizowanym projektom
• Konsolidacja zespołów w pojedyncze części drukowane
• Indywidualny potencjał produkcji just-in-time
• Eliminuje koszty oprzyrządowania, przyrządów, mocowań

Wady

• Wysokie inwestycje kapitałowe w maszyny
• Ograniczony rozmiar w oparciu o wymiary komory roboczej
• Do wykończenia części często wymagana jest obróbka końcowa
• Właściwości anizotropowe w zależności od orientacji kompilacji
• Brak standardów projektowych dla produkcji addytywnej
• Opcje materiałowe bardziej ograniczone niż w przypadku obróbki skrawaniem
• Wymaga przeszkolonego personelu do obsługi sprzętu

W przypadku produkcji nisko- i średnioseryjnej, SLM może zapewnić znaczące korzyści, ale ma pewne ograniczenia, które należy wziąć pod uwagę.

Najczęściej zadawane pytania

Wnioski

Druk SLM umożliwia produkcję na żądanie złożonych, wysokowydajnych części metalowych z cyfrowym przepływem pracy. W miarę dojrzewania technologii, SLM stanie się opłacalna dla bardziej powszechnych zastosowań w różnych branżach. Unikalne możliwości druku SLM umożliwią inżynierom i projektantom tworzenie innowacyjnych produktów nowej generacji przy użyciu produkcji addytywnej.

poznaj więcej procesów druku 3D