Technologia druku 3D SLM

Przegląd Druk 3D w technologii SLM

SLM (selektywne topienie laserowe) to technologia produkcji addytywnej lub druku 3D, która wykorzystuje laser do łączenia proszków metalicznych w stałe obiekty 3D. SLM nadaje się do przetwarzania reaktywnych i wysokowytrzymałych metali, takich jak tytan, aluminium, stal nierdzewna, kobalt-chrom i stopy niklu, w funkcjonalnie gęste części o skomplikowanej geometrii.

Druk 3D w technologii SLM działa poprzez selektywne stapianie kolejnych warstw proszku metalowego jedna na drugiej za pomocą skupionej wiązki lasera. Laser w pełni topi i stapia cząsteczki w miejscach określonych przez wycinek modelu CAD. Po zeskanowaniu każdej warstwy nakładana jest świeża powłoka proszku, a proces powtarza się, aż do zbudowania pełnej części. Części wykonane metodą SLM wykazują właściwości porównywalne lub lepsze od tradycyjnych.

Technologia SLM jest ceniona ze względu na możliwość wytwarzania gęstych, lekkich i złożonych elementów metalowych o ulepszonych właściwościach mechanicznych i kształtach niewykonalnych konwencjonalnymi metodami. Czytaj dalej, aby zapoznać się ze szczegółowym przewodnikiem na temat druku 3D SLM, obejmującym jego kluczowe cechy, zastosowania, specyfikacje, dostawców, koszty, zalety i wady oraz wiele innych.

Główne cechy technologii SLM

Główne zastosowania druku 3D w technologii SLM

SLM najlepiej nadaje się do małych i średnich wielkości produkcji, gdzie wymagana jest złożoność i dostosowanie. Znajduje szerokie zastosowanie w prototypach metalowych, jak również w końcowych częściach produkcyjnych w różnych gałęziach przemysłu. Niektóre z głównych zastosowań obejmują:

Technologia ta jest szeroko stosowana w branżach takich jak lotnictwo, obronność, motoryzacja i opieka zdrowotna ze względu na jej zdolność do produkcji w pełni funkcjonalnych części metalowych o ulepszonych właściwościach mechanicznych i złożonej geometrii.

Wytyczne projektowe i specyfikacje SLM

Prawidłowe zaprojektowanie części ma kluczowe znaczenie dla uniknięcia problemów związanych z produkcją SLM, takich jak naprężenia szczątkowe, zniekształcenia, słabe wykończenie powierzchni i brak wad wtopienia. Elementy, które należy wziąć pod uwagę obejmują:

Postępując zgodnie z zasadami projektowania dla produkcji addytywnej (DFAM), części można zoptymalizować, aby w pełni wykorzystać zalety SLM w zakresie złożoności, redukcji masy, wzrostu wydajności i konsolidacji komponentów.

Specyfikacja rozmiaru systemu SLM

Systemy SLM wyposażone są w komorę wypełnioną gazem obojętnym, mechanizm ponownego powlekania proszkiem i laser o dużej mocy skupiony w niewielkim punkcie w celu stopienia warstw proszku metalowego. Większa objętość wydruku i wyższa moc lasera umożliwiają wytwarzanie większych części i szybsze tempo produkcji.

Parametry procesu SLM

Optymalizacja parametrów procesu SLM pomaga osiągnąć maksymalną gęstość części, minimalne defekty, kontrolowaną mikrostrukturę i właściwości mechaniczne, dobre wykończenie powierzchni i dokładność geometryczną.

Wymagania dotyczące proszku SLM

Sferyczne proszki o wysokiej czystości z kontrolowanym rozkładem wielkości cząstek i morfologią są wymagane do uzyskania wysokiej gęstości i jakości części metodą SLM. Proszki spełniające te kryteria umożliwiają płynne ponowne powlekanie podczas procesu tworzenia warstw.

Kroki przetwarzania końcowego SLM

Podczas gdy SLM wytwarza części o kształcie zbliżonym do siatki, zwykle wymagana jest pewna obróbka końcowa:

Obróbka końcowa za pomocą wieloosiowej obróbki CNC, szlifowania, polerowania, trawienia i innych metod wykańczania powierzchni pomaga osiągnąć krytyczne wymiary, gładkie wykończenie powierzchni i estetykę wymaganą przez ostateczne zastosowanie.

Analiza kosztów druku SLM

Główne koszty druku SLM wynikają z początkowego zakupu systemu, materiałów, obsługi maszyny i robocizny. Większe serie produkcyjne oferują korzyści skali. Recykling niewykorzystanego proszku zmniejsza wydatki na materiały.

Wybór dostawcy drukarek 3D SLM

Wiodący producenci systemów SLM to EOS, 3D Systems, SLM Solutions, Renishaw i AMCM. Wybierając dostawcę, należy ocenić specyfikację maszyny, reputację producenta, procedury jakości, usługi i koszty.

Plusy i minusy drukowania SLM

Druk 3D w technologii SLM zapewnia bezprecedensową swobodę projektowania, konsolidację części, niewielką wagę i potencjał personalizacji. Wady obejmują koszty systemu, niskie prędkości, ograniczenia rozmiaru i ograniczenia materiałowe.

FAQ

Poniżej znajdują się odpowiedzi na najczęściej zadawane pytania dotyczące technologii selektywnego stapiania laserowego:

Jakie materiały można drukować za pomocą SLM?

SLM nadaje się do reaktywnych i wysokowytrzymałych metali, w tym stali nierdzewnej, aluminium, tytanu, kobaltu-chromu, stopów niklu i innych. Każdy system został zaprojektowany z myślą o konkretnych możliwościach materiałowych.

Jak dokładny jest druk SLM?

SLM oferuje dokładność około ±0,1-0,2% z wykończeniem powierzchni od 25-35 μm Ra w zależności od materiału, parametrów i geometrii części. Rozdzielczość wynosi nawet 30 μm.

Jak wytrzymałe są części drukowane w technologii SLM?

SLM produkuje ponad 99% gęstych części metalowych o wytrzymałości materiału porównywalnej lub przewyższającej konwencjonalne metody produkcji metali.

Jakie są przykładowe komponenty wykonane przez SLM?

SLM znajduje szerokie zastosowanie w przemyśle lotniczym, medycznym, dentystycznym, motoryzacyjnym i innych gałęziach przemysłu, takich jak łopatki turbin, implanty, formy wtryskowe i lekkie wsporniki.

Jakiego rozmiaru części można drukować w technologii SLM?

Typowe rozmiary konstrukcji SLM mieszczą się w zakresie 100-500 mm x 100-500 mm x 100-500 mm. Większe systemy są dostępne dla większych części. Rozmiar jest ograniczony przez komorę i wymagane podpory.

Jak długo trwa drukowanie SLM?

Czas budowy waha się od kilku godzin do kilku dni, w zależności od czynników takich jak rozmiar części, grubość warstwy i liczba komponentów zapakowanych na platformie. SLM drukuje metal z prędkością 5-100 cm3/godz.

Czy SLM wymaga wsparcia?

Podczas drukowania SLM często potrzebne są minimalne struktury podporowe. Działają one jako kotwice i przewodniki termiczne, aby zapobiec deformacji podczas kompilacji. Podpory są usuwane po wydrukowaniu.

Jakie temperatury osiąga SLM?

Zlokalizowany laser w SLM może na krótko osiągnąć temperaturę do 10 000 °C w basenie stopu, szybko schładzając się w celu utworzenia zestalonego metalu. Komora działa w temperaturze poniżej 100 °C.

Co odróżnia SLM od innych metod druku 3D?

SLM wykorzystuje laser do pełnego stopienia proszku metalu w gęste, funkcjonalne części. Inne metody druku 3D z metalu, takie jak binder jetting, wykorzystują kleje i spiekanie, które dają bardziej porowate rezultaty.

Jakie są główne etapy procesu SLM?

1. Model CAD jest cyfrowo dzielony na warstwy
2. Proszek jest przetaczany po platformie roboczej
3. Laser skanuje każdą warstwę utrwalając cząsteczki proszku
4. Kroki 2-3 powtarzaj aż do ukończenia części
5. Obróbka końcowa, taka jak usuwanie podpór i wykańczanie powierzchni

Jaki proszek jest używany w SLM?

SLM wykorzystuje drobne proszki metali o wielkości 10-45 μm o sferycznej morfologii i kontrolowanym rozkładzie wielkości cząstek. Typowe materiały to stal nierdzewna, tytan, aluminium, stopy niklu i inne.

Jakie branże korzystają z druku SLM?

Przemysł lotniczy, medyczny, dentystyczny, motoryzacyjny, narzędziowy i jubilerski wykorzystuje technologię SLM do produkcji złożonych, konfigurowalnych części metalowych o wysokiej precyzji i wytrzymałości.

Jak drogie jest drukowanie SLM?

SLM ma wysokie koszty systemów od $100,000 - $1,000,000+. Materiały kosztują $50-500/kg. Korzyści skali pojawiają się przy większych wolumenach produkcji. Koszty operacyjne wynoszą $50-500/godzinę.

Jakie środki ostrożności są wymagane w przypadku SLM?

SLM wiąże się z zagrożeniami laserowymi, gorącymi powierzchniami, reaktywnymi drobnymi proszkami metali i potencjalnymi emisjami. Należy stosować odpowiednie zabezpieczenia laserowe, wentylację gazem obojętnym i środki ochrony osobistej.

Wnioski

Produkcja addytywna SLM zapewnia niezwykłe możliwości wytwarzania gęstych, wytrzymałych elementów metalowych o integralności strukturalnej podobnej do części obrabianych maszynowo. Zwiększa to swobodę projektowania, złożoność, dostosowanie, lekkość i konsolidację możliwą w porównaniu z tradycyjnymi metodami wytwarzania. Proces ten wiąże się jednak ze znacznymi kosztami systemowymi i niskimi prędkościami wytwarzania.

Wraz z ciągłym postępem w zakresie materiałów, jakości, wielkości konstrukcji, dokładności, oprogramowania i parametrów, wdrażanie SLM do końcowych zastosowań produkcyjnych w przemyśle lotniczym, medycznym, dentystycznym, motoryzacyjnym i innych sektorach nabiera tempa. Wykorzystując zalety SLM, a jednocześnie pamiętając o jej ograniczeniach, producenci mogą wdrożyć ją w celu uzyskania przewagi konkurencyjnej.

poznaj więcej procesów druku 3D