SLM dla wytwarzania przyrostowego metali
Spis treści
Przegląd selektywnego topienia laserowego
Selektywne topienie laserowe (SLM) to proces drukowania 3D z wykorzystaniem sproszkowanego metalu, który wykorzystuje laser do selektywnego topienia i stapiania cząstek proszku metalicznego warstwa po warstwie w celu zbudowania w pełni gęstych części.
Kluczowe atrybuty technologii SLM:
Charakterystyka | Opis |
---|---|
Materiały | Metale takie jak stal nierdzewna, tytan, aluminium, stopy niklu |
Typ lasera | Lasery światłowodowe, CO2 lub bezpośrednie lasery diodowe |
Atmosfera | Atmosfera obojętna argonu lub azotu |
Rozdzielczość | Zdolność do precyzyjnego rysowania do 150 μm |
Dokładność | Części o wymiarach ±0,2% lub lepszych |
SLM umożliwia tworzenie złożonych, konfigurowalnych części metalowych do zastosowań lotniczych, medycznych, motoryzacyjnych i przemysłowych.
Jak działa selektywne topienie laserowe
Proces drukowania SLM działa w następujący sposób:
- Model 3D podzielony na warstwy przekroju 2D
- Proszek rozprowadzony cienką warstwą na płycie roboczej
- Laser selektywnie skanuje warstwę, topiąc proszek
- Stopiony proszek krzepnie i łączy się ze sobą
- Płyta konstrukcyjna opuszcza się, a nowa warstwa rozkłada się na wierzchu.
- Proces powtarza się do momentu zbudowania pełnej części
Niestopiony proszek zapewnia wsparcie podczas budowania komponentu. Umożliwia to tworzenie złożonych geometrii bez dedykowanych konstrukcji wsporczych.
![SLM dla wytwarzania przyrostowego metali 1 slm](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/09/TC4-1.jpg)
Rodzaje systemów selektywnego topienia laserowego
Istnieje kilka SLM konfiguracje systemu:
System | Szczegóły |
---|---|
Pojedynczy laser | Jeden laser wysokiej mocy do topienia |
Laser wielofunkcyjny | Wiele laserów zwiększających szybkość budowy |
System skanowania | Lustra galvo lub stałe układy optyczne |
Obsługa proszków metali | Systemy otwarte lub zamknięty recykling proszków |
Kontrola atmosfery | Uszczelniona komora robocza wypełniona argonem lub azotem |
Systemy wielolaserowe oferują szybsze tworzenie, podczas gdy obsługa proszku w obiegu zamkniętym poprawia wydajność i możliwość recyklingu.
Materiały do selektywnego topienia laserowego
Typowe materiały metalowe stosowane w SLM obejmują:
Materiał | Korzyści |
---|---|
Stopy aluminium | Lekkość i dobra wytrzymałość |
Stopy tytanu | Wysoki stosunek wytrzymałości do wagi |
Stale nierdzewne | Odporność na korozję, wysoka wytrzymałość |
Stale narzędziowe | Wysoka twardość i odporność na zużycie |
Stopy niklu | Odporność na wysokie temperatury |
Kobalt-chrom | Biokompatybilność i dobre zużycie |
Gama proszków stopowych zapewnia właściwości takie jak wytrzymałość, twardość, odporność na temperaturę i biokompatybilność wymagane w różnych zastosowaniach.
Zastosowania selektywnego topienia laserowego
Typowe zastosowania druku metalowego SLM obejmują:
Przemysł | Zastosowania |
---|---|
Lotnictwo i kosmonautyka | Komponenty silnika, lekkie konstrukcje |
Medyczny | Niestandardowe implanty, protezy, narzędzia |
Motoryzacja | Lekkie części, niestandardowe oprzyrządowanie |
Przemysłowy | Lekkie komponenty, produkcja końcowa |
Ropa i gaz | Odporne na korozję zawory, części głowicy |
SLM umożliwia tworzenie złożonych, niestandardowych części metalowych skonsolidowanych w jeden element i zoptymalizowanych pod kątem wagi i wydajności.
Korzyści z selektywnego topienia laserowego
Kluczowe zalety technologii SLM:
Korzyści | Opis |
---|---|
Złożone geometrie | Nieograniczona swoboda projektowania organicznych kształtów |
Konsolidacja części | Zespoły drukowane jako pojedynczy komponent |
Personalizacja | Łatwa adaptacja do produkcji niestandardowych części |
Lekkość | Struktury kratowe i optymalizacja topologii |
Oszczędności materiałowe | Mniejsza ilość odpadów w porównaniu do metod subtraktywnych |
Przetwarzanie końcowe | Może wymagać usunięcia podpory i wykończenia powierzchni |
Zalety te umożliwiają uzyskanie bardziej wydajnych części metalowych do zastosowań końcowych przy konkurencyjnym czasie realizacji i kosztach przy niższych wolumenach produkcji.
![SLM dla wytwarzania przyrostowego metali 2 slm](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/09/Automotive-Parts-4.png)
Ograniczenia selektywnego topienia laserowego
Ograniczenia SLM obejmują:
Ograniczenie | Opis |
---|---|
Rozmiar części | Ograniczone do objętości wydruku drukarki, zazwyczaj poniżej 1 m3 |
Wydajność | Stosunkowo wolne tempo produkcji ogranicza wysokie wolumeny |
Przetwarzanie końcowe | Może wymagać usunięcia podpory, obróbki mechanicznej, wykończenia |
Anizotropia | Właściwości mechaniczne różnią się w zależności od orientacji kompilacji |
Wykończenie powierzchni | Zadrukowana powierzchnia jest stosunkowo szorstka |
Doświadczenie operatora | Wymaga dużego doświadczenia w obsłudze drukarek |
Technologia ta najlepiej nadaje się do produkcji złożonych części metalowych w małych i średnich ilościach.
Dostawcy drukarek SLM
Wiodący producenci systemów SLM:
Firma | Systemy godne uwagi |
---|---|
EOS | Seria EOS M |
3D Systems | Seria DMP |
GE Additive | X Line 2000R |
Trumpf | TruPrint 1000, 3000 |
SLM Solutions | SLM 500, SLM 800 |
Renishaw | AM500, AM400 |
Zakres maszyn obejmuje zarówno mniejsze konstrukcje o wymiarach 250 x 250 x 300 mm, jak i duże systemy o wymiarach 800 x 400 x 500 mm, zapewniające wysoką produktywność.
Wybór drukarki 3D SLM
Kluczowe kwestie przy wyborze systemu SLM:
Czynnik | Priorytet |
---|---|
Objętość kompilacji | Dopasowanie do wymaganych rozmiarów części |
Obsługiwane materiały | Potrzebne stopy, takie jak Ti, Al, stal nierdzewna, stale narzędziowe |
System gazu obojętnego | Uszczelniona, zautomatyzowana obsługa argonu lub azotu |
Technologia laserowa | Lasery światłowodowe, CO2 lub bezpośrednie lasery diodowe |
Metoda skanowania | Skanowanie galvo lub ze stałym lustrem |
Obsługa proszków | Preferowany recykling w obiegu zamkniętym |
Optymalny system SLM zapewnia materiały, objętość wydruku, prędkość i funkcje obsługi proszku wymagane do zastosowań.
Wymagania dotyczące obiektu SLM
Aby obsługiwać drukarkę SLM, obiekt musi spełniać następujące wymagania:
- Typowe poziomy mocy elektrycznej 20-60 kW
- Stabilna temperatura około 20-25°C
- Niska wilgotność poniżej 70% RH
- Kontrola cząstek stałych i obsługa proszków metali
- Doprowadzanie i odpowietrzanie gazu obojętnego
- Filtracja spalin pod kątem uwalnianych cząstek stałych
- Systemy monitorowania atmosfery
- Ścisłe procedury bezpieczeństwa personelu
Systemy SLM wymagają znacznej infrastruktury do zasilania, chłodzenia, przenoszenia proszku i dostarczania gazu obojętnego.
Parametry procesu drukowania SLM
Typowe parametry drukowania SLM:
Parametr | Typowy zakres |
---|---|
Moc lasera | 100-400 W |
Prędkość skanowania | 100-2000 mm/s |
Grubość warstwy | 20-100 μm |
Rozstaw włazów | 50-200 μm |
Rozmiar plamki | 50-100 μm |
Wzór skanowania | Naprzemiennie, obrócone dla każdej warstwy |
Precyzyjna regulacja tych parametrów jest wymagana do uzyskania w pełni gęstych części dla każdego proszku stopowego.
SLM Wytyczne projektowe i ograniczenia
Kluczowe wytyczne projektowe SLM obejmują:
Wytyczne | Powód |
---|---|
Minimalna grubość ścianki | Unikaj gromadzenia się ciepła i wypaczeń |
Wspierane zwisy | Zapobieganie upadkowi bez podpór |
Unikaj cienkich elementów | Zapobieganie topnieniu lub parowaniu |
Orientacja na siłę | Optymalizacja pod kątem kierunku obciążenia |
Minimalizacja wykorzystania wsparcia | Uproszczenie przetwarzania końcowego |
Proces SLM narzuca wymagania geometryczne, takie jak kąty zwisu i minimalne rozmiary elementów, które należy uwzględnić.
Wymagania dotyczące przetwarzania końcowego SLM
Typowe etapy obróbki końcowej części SLM:
Proces | Cel |
---|---|
Usunięcie wsparcia | Usuń automatycznie generowane podpórki z oprogramowania |
Usuwanie proszku | Wyczyść pozostały proszek z wewnętrznych kanałów |
Wykończenie powierzchni | Poprawa wykończenia powierzchni i chropowatości poprzez obróbkę skrawaniem |
Łagodzenie stresu | Redukcja naprężeń szczątkowych poprzez obróbkę cieplną |
Prasowanie izostatyczne na gorąco | Poprawa gęstości i redukcja wewnętrznych pustek |
Poziom obróbki końcowej zależy od wymagań aplikacji w zakresie tolerancji, wykończenia powierzchni i właściwości materiału.
Testy kwalifikacyjne dla części SLM
Typowe testy kwalifikacyjne dla komponentów SLM:
Typ testu | Opis |
---|---|
Analiza gęstości | Pomiar gęstości w porównaniu z materiałami kutymi |
Testy mechaniczne | Testy rozciągania, zmęczenia i odporności na pękanie |
Metalografia | Obrazowanie mikrostruktury i analiza defektów |
Analiza chemiczna | Sprawdź zgodność składu ze specyfikacją |
Nieniszczący | Skanowanie CT lub kontrola rentgenowska pod kątem pustych przestrzeni |
Dokładne testy zapewniają, że części SLM spełniają wymagania przed wprowadzeniem ich do zastosowań produkcyjnych.
Korzyści z SLM Technologia
Selektywne topienie laserowe zapewnia kluczowe korzyści:
- Złożone, organiczne geometrie nieosiągalne w przypadku odlewania lub CNC
- Lżejsze struktury dzięki optymalizacji topologii
- Konsolidacja części w pojedyncze komponenty drukowane
- Mniejsza ilość odpadów w porównaniu do metod subtraktywnych
- Personalizacja i szybkie iteracje projektu
- Produkcja części metalowych w systemie just-in-time
- Wysoka wytrzymałość i twardość zbliżona do materiałów kutych
Korzyści te sprawiają, że SLM nadaje się do produkcji wysokiej wartości, niskoseryjnych części na żądanie w różnych branżach.
Wyzwania związane z wdrożeniem druku SLM
Bariery w przyjęciu SLM obejmują:
Wyzwanie | Strategie łagodzenia skutków |
---|---|
Wysoki koszt drukarki | Wykorzystanie biur usług, weryfikacja ROI |
Opcje materiałowe | Nowe stopy w fazie rozwoju, wyspecjalizowani dostawcy |
Wiedza o procesach | Programy szkoleniowe, krzywa uczenia się |
Standardy | Opracowywane są protokoły kwalifikacji części |
Przetwarzanie końcowe | Zautomatyzowane procesy w trakcie opracowywania |
W miarę dojrzewania technologii, bariery te są zmniejszane dzięki ulepszonym materiałom, sprzętowi, szkoleniom i wysiłkom na rzecz standaryzacji w całej branży.
Przyszłość selektywnego topienia laserowego
Nowe trendy w technologii SLM:
- Większe rozmiary powyżej 500 x 500 x 500 mm
- Systemy wielolaserowe zapewniające szybsze tempo budowy
- Stopy ekspandowane, w tym nadstopy wysokotemperaturowe
- Ulepszona możliwość recyklingu i obsługi proszku
- Zautomatyzowane usuwanie podpór i przetwarzanie końcowe
- Produkcja hybrydowa łącząca AM i CNC
- Specjalistyczne oprogramowanie do optymalizacji projektu
- Standaryzacja parametrów procesu i kwalifikacja części
Systemy SLM będą nadal rozwijać się pod względem rozmiaru, szybkości, materiałów i niezawodności, aby sprostać potrzebom produkcyjnym w większej liczbie zastosowań przemysłowych.
![SLM dla wytwarzania przyrostowego metali 3 slm](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/10/310-Powder.jpg)
Podsumowanie kluczowych punktów
- SLM selektywnie stapia proszek metalu za pomocą lasera w celu uzyskania pełnej gęstości druku 3D
- Proces stapiania w złożu proszkowym umożliwiający uzyskanie drobnych detali i złożonych geometrii
- Nadaje się do zastosowań lotniczych, medycznych, motoryzacyjnych i przemysłowych
- Wykorzystuje metale takie jak stal nierdzewna, tytan, aluminium i stopy niklu.
- Zapewnia korzyści w postaci konsolidacji części, personalizacji, lekkości
- Wymaga kontrolowanej atmosfery i solidnych systemów transportu proszku
- Drukowane części mogą wymagać znacznej obróbki końcowej.
- Wiodąca technologia do zastosowań w produkcji nisko- i średnioseryjnej
- Ciągłe udoskonalanie materiałów, rozmiaru, szybkości i jakości kompilacji
- Zapewnia wysoką wydajność drukowanych elementów metalowych
Selektywne topienie laserowe będzie nadal rozwijać się jako przemysłowe rozwiązanie produkcyjne dla niestandardowych części metalowych na żądanie.
FAQ
Pytanie | Odpowiedź |
---|---|
Jakie materiały są kompatybilne z SLM? | Większość spawalnych stopów, takich jak stal nierdzewna, tytan, aluminium, stal narzędziowa, stopy niklu i kobaltowo-chromowe. |
Jaka jest typowa dokładność części SLM? | Dokładność wymiarowa około ±0,2% jest osiągalna dla większości geometrii. |
Jakie przetwarzanie końcowe jest wymagane? | Usuwanie podpór, usuwanie proszku, wykańczanie powierzchni, odprężanie i prasowanie izostatyczne na gorąco są powszechne. |
Jakie są typowe wady SLM? | Porowatość, pękanie, rozwarstwienie warstwy, wypaczenie, słabe wykończenie powierzchni, niestopione cząstki. |
Jakie rodzaje laserów są wykorzystywane w SLM? | Powszechnie stosowane są lasery światłowodowe, lasery CO2 lub diody o dużej mocy. |
Udostępnij
Facebook
Twitter
LinkedIn
WhatsApp
E-mail
MET3DP Technology Co., LTD jest wiodącym dostawcą rozwiązań w zakresie produkcji addytywnej z siedzibą w Qingdao w Chinach. Nasza firma specjalizuje się w sprzęcie do druku 3D i wysokowydajnych proszkach metali do zastosowań przemysłowych.
Zapytaj o najlepszą cenę i spersonalizowane rozwiązanie dla Twojej firmy!
Powiązane artykuły
Informacje o Met3DP
Odtwórz wideo
Ostatnia aktualizacja
Nasz produkt
KONTAKT
Masz pytania? Wyślij nam wiadomość teraz! Po otrzymaniu wiadomości obsłużymy Twoją prośbę całym zespołem.
![metalowe logo 3dp małe](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/09/metal-3dp-logo-small.png)
Proszki metali do druku 3D i produkcji addytywnej
PRODUKT
cONTACT INFO
- Miasto Qingdao, Shandong, Chiny
- [email protected]
- [email protected]
- +86 19116340731