Zrozumienie produkcji SLM

slm manufacturing to proces produkcji addytywnej oparty na syntezie w złożu proszkowym, wykorzystywany w różnych gałęziach przemysłu. Niniejszy przewodnik zawiera kompleksowe spojrzenie na SLM - jak to działa, materiały, zastosowania, zalety/wady, dostawców systemów i nie tylko.

Przegląd selektywnego topienia laserowego (SLM)

Produkcja slm to proces wytwarzania przyrostowego, który wykorzystuje laser do selektywnego topienia proszku metalowego warstwa po warstwie w celu zbudowania w pełni gęstych części. Kluczowe atrybuty:

• Wykorzystuje dane 3D CAD do kierowania laserowym stapianiem warstw proszku
• Osiąga prawie pełną gęstość w większości stopów (>99%).
• Umożliwia tworzenie złożonych geometrii, co nie jest możliwe w przypadku odlewania/obróbki skrawaniem.
• Typowe materiały obejmują stal nierdzewną, tytan, aluminium, stopy niklu
• Typowa grubość warstwy 20-100 mikronów

Produkcja slm zapewnia swobodę projektowania i właściwości mechaniczne zbliżone do tradycyjnej produkcji.

Jak slm manufacturing Prace

SLM wykorzystuje laser o dużej mocy do topienia drobnego proszku metalicznego w precyzyjne wzory:

• Model CAD jest cyfrowo dzielony na cienkie warstwy przekrojowe
• Warstwa proszku jest równomiernie rozprowadzana na platformie roboczej.
• Laser topi proszek na podstawie każdego plasterka, stapiając cząsteczki razem
• Platforma obniża się, nakładana jest nowa warstwa i proces się powtarza.
• W pełni zwarte części są budowane addytywnie warstwa po warstwie

Ochronna atmosfera gazu obojętnego zapobiega utlenianiu podczas budowy.

Materiały dla SLM

Do SLM można stosować wiele proszków metali, w tym:

Materiały metaliczne SLM

• Stal nierdzewna (316L, 17-4PH, 15-5PH)
• Stal narzędziowa (H13, M2)
• Tytan (Ti-6Al-4V)
• Aluminium (AlSi10Mg)
• Chrom kobaltowy (CoCr)
• Stopy niklu (Inconel 625, 718)
• Stopy miedzi
• Metale szlachetne

Proszki mają zazwyczaj wielkość od 15 do 45 mikronów. Niektóre stopy wymagają specjalnych parametrów, aby drukować z powodzeniem.

Zastosowania części SLM

Produkcja slm umożliwia konsolidację zespołów w jednoczęściowe komponenty bez konieczności montażu. Typowe zastosowania obejmują:

Zastosowania części SLM

• Lotnictwo i kosmonautyka - lekkie konstrukcje, turbiny, wsporniki
• Medyczne - implanty, protezy, narzędzia chirurgiczne
• Motoryzacja - lekkie komponenty, niestandardowe projekty
• Oprzyrządowanie - formy wtryskowe z chłodzeniem konformalnym
• Energia - złożone zawory olejowe/gazowe, wymienniki ciepła
• Obrona - niestandardowe części do dronów/robotów wymagające wytrzymałości

SLM umożliwia zoptymalizowane projekty o zmniejszonej wadze i krótszym czasie realizacji w porównaniu z tradycyjną produkcją.

Zalety wytwarzania przyrostowego SLM

Kluczowe korzyści, które czynią SLM atrakcyjnym:

• Możliwe złożone geometrie i mikrostruktury
• W pełni gęste i izotropowe właściwości materiału
• Mniej odpadów - używaj tylko wymaganych materiałów
• Redukcja wagi dzięki konsolidacji zespołów
• Szybka realizacja iteracji projektu
• Nie ma potrzeby stosowania specjalnych narzędzi, takich jak matryce odlewnicze/kuźnicze
• Możliwość zastosowania niestandardowych stopów i stopniowanych materiałów

Produkcja slm zapewnia niemal nieograniczoną swobodę produkcji ulepszonych komponentów, które w innym przypadku byłyby niewykonalne.

Ograniczenia produkcji slm

SLM ma pewne wady w porównaniu do konwencjonalnej produkcji:

• Wyższy koszt części dla małych wolumenów produkcji
• Ograniczony rozmiar w oparciu o wymiary komory kompilacji (poprawia się z czasem)
• Ograniczony wybór materiałów w porównaniu do stopów odlewanych lub kutych
• Często wymagana jest obróbka końcowa, taka jak wykończenie powierzchni
• Specjalna obsługa proszków reaktywnych, takich jak tytan i aluminium
• Możliwe wady wymagające metod kontroli w celu identyfikacji
• właściwości anizotropowe w niektórych materiałach i konstrukcjach

Wyzwania są łagodzone dzięki ciągłemu rozwojowi technologii.

Dostawcy systemów SLM

Główni producenci sprzętu SLM to:

Godni uwagi dostawcy systemów SLM

• EOS
• 3D Systems
• GE Additive
• Trumpf
• Renishaw
• DMG Mori
• Sisma
• Mazak
• AMCM

Wiele z nich oferuje systemy "pod klucz" oraz sprzęt do obsługi proszków i przetwarzania końcowego.

Analiza kosztów slm manufacturing Produkcja

Podobnie jak większość procesów AM, SLM wiąże się z wysokimi kosztami początkowymi, ale niskimi kosztami jednostkowymi przy produkcji seryjnej:

• Koszt systemu SLM ~$500,000 do $1M+
• Szybkość tworzenia ~5-20 cm3/h (~10-50g/h)
• Czas pracy ~5-10 godzin, w tym przetwarzanie końcowe
• Koszt materiału ~$50-200/kg
• Całkowity koszt części może wynosić od $500 do $5000+.

Najwyższe koszty to robocizna, inwestycja w system i materiały. Konkurencyjne dla małych/średnich ilości.

SLM a odlewanie i obróbka metali

Proces	Plusy	Wady	Najlepsze aplikacje
SLM	Swoboda projektowania, lekkość, szybka realizacja, minimalna ilość odpadów	Ograniczony rozmiar, wyższy koszt przy niskich wolumenach, przetwarzanie końcowe	Złożone części o małej i średniej objętości
Odlewanie metali	Kształt zbliżony do siatki, dobry do prostych i złożonych części, niższe koszty przy produkcji seryjnej	Dodatkowe etapy wykańczania części, ograniczenia projektowe, koszty narzędzi	Średnie i duże wielkości produkcji
Obróbka CNC	Szeroki wybór materiałów, wysoka dokładność, dobre wykończenie powierzchni	Odpady z procesu subtraktywnego, wyższe koszty przy niższych ilościach, ograniczenia projektowe wynikające z dostępu do narzędzi	Niskie i średnie wolumeny, gdzie projekt często się zmienia

Każdy proces ma zalety dostosowane do konkretnych zastosowań, wielkości produkcji i celów.

FAQ

Jakie materiały można drukować w technologii SLM?

Najpopularniejszymi materiałami SLM są stopy stali nierdzewnej, tytanu, aluminium, kobaltu-chromu, niklu, miedzi i metali szlachetnych. Możliwe są również różne stale narzędziowe i nadstopy.

Jaka jest typowa dokładność części SLM?

SLM może wytwarzać części z dokładnością około +/- 0,005 in/in w zależności od czynników takich jak grubość warstwy, strategia skanowania, geometria i obróbka końcowa. Powierzchnie krytyczne mogą wymagać obróbki.

Jakie rodzaje obróbki końcowej są wymagane w przypadku części SLM?

Typowa obróbka końcowa SLM obejmuje usuwanie podpór, odprężanie, polerowanie/wygładzanie powierzchni, prasowanie izostatyczne na gorąco w celu wyeliminowania wewnętrznych pustek i w razie potrzeby obróbkę cieplną.

Czy SLM może tworzyć funkcjonalnie stopniowane materiały?

Tak, SLM może wytwarzać złożone struktury gradientowe poprzez inteligentne zmienianie składu surowca i mikrostruktury w różnych miejscach konstrukcji.

Czy SLM nadaje się do masowej produkcji?

Obecnie SLM ma największe zastosowanie w przypadku małych i średnich wielkości produkcji do tysięcy części, gdzie korzyści wynikające z elastyczności projektu i niestandardowych właściwości uzasadniają koszty.

SLM umożliwia przełomowy wzrost wydajności przy użyciu technik addytywnych. W miarę dojrzewania technologii, koszty staną się bardziej konkurencyjne.

Wnioski

Selektywne topienie laserowe zrewolucjonizowało produkcję w różnych branżach, umożliwiając uzyskanie złożonych, zoptymalizowanych geometrii, które kiedyś były niemożliwe. Pozwala ono na tworzenie gęstych, funkcjonalnych komponentów metalowych na podstawie danych modelu 3D poprzez stapianie warstw proszku za pomocą skupionego lasera. Chociaż koszty są nadal wyższe w przypadku niższych wolumenów, SLM zapewnia bezprecedensową swobodę ponownego wyobrażania sobie projektów komponentów w celu zwiększenia wydajności. Materiały stale się rozwijają, począwszy od metali takich jak tytan, aluminium, stal, nikiel i stopy kobaltu. Wraz z postępem technologicznym, SLM stanie się opłacalna dla produkcji na większą skalę, uzupełniając konwencjonalną produkcję tam, gdzie zapewnia korzyści. SLM wciąż otwiera nowe możliwości przed projektantami i inżynierami.

poznaj więcej procesów druku 3D