SLM dla wytwarzania przyrostowego metali

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:

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.

Rodzaje systemów selektywnego topienia laserowego

Istnieje kilka SLM konfiguracje systemu:

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:

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:

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:

Zalety te umożliwiają uzyskanie bardziej wydajnych części metalowych do zastosowań końcowych przy konkurencyjnym czasie realizacji i kosztach przy niższych wolumenach produkcji.

Ograniczenia selektywnego topienia laserowego

Ograniczenia SLM obejmują:

Technologia ta najlepiej nadaje się do produkcji złożonych części metalowych w małych i średnich ilościach.

Dostawcy drukarek SLM

Wiodący producenci systemów SLM:

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:

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:

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:

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:

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:

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:

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.

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

poznaj więcej procesów druku 3D