Этапы технологического процесса по технологии DMLS

Вы когда-нибудь мечтали создать сложные металлические объекты из воздуха? Что ж, с помощью прямого лазерного спекания металла (DMLS), эта мечта становится реальностью. DMLS, также известная как селективное лазерное плавление (SLM), - это революционный процесс 3D-печати, в котором используется мощный лазер для тщательного сплавления частиц металлического порошка, слой за слоем, для создания сложных и функциональных металлических деталей.

Представьте себе создание замысловатой шестеренки или легкого аэрокосмического компонента с внутренними каналами, и все это из цифрового файла - такова сила DMLS. Но как именно происходит это волшебство? Пристегните ремни, потому что сейчас мы шаг за шагом погрузимся в увлекательный мир DMLS.

Строительные блоки: Взгляд на DMLS Металлические порошки

Основой любого творения DMLS является металлический порошок. Эти мелкие металлические гранулы, размер которых обычно составляет от 15 до 63 микрон (это невероятно мало!), выпускаются в различных вариантах, каждый из которых обладает уникальными свойствами для конкретных применений. Вот краткий обзор некоторых из наиболее популярных вариантов металлического порошка для DMLS:

Эта таблица позволяет заглянуть в разнообразный мир металлических порошков для DMLS. Каждый материал обладает уникальными достоинствами, что делает их пригодными для широкого спектра применений. При выборе металлического порошка решающую роль играют такие факторы, как требуемые механические свойства, коррозионная стойкость, вес и биосовместимость (для медицинских применений).

За пределами стола: Более глубокое погружение в характеристики металлических порошков

Важно понимать, что эти металлические порошки - не просто пыль. Они тщательно разработаны для обеспечения оптимальной производительности в процессе DMLS. Вот некоторые ключевые характеристики, на которые следует обратить внимание:

• Размер и распределение частиц: Постоянный размер и распределение частиц имеют решающее значение для плавного течения порошка и равномерного лазерного плавления.
• Сферичность: Сферические частицы обеспечивают лучшую текучесть и плотность упаковки, что приводит к более равномерному процессу сборки.
• Текучесть: Способность порошка свободно течь в машине DMLS очень важна для равномерного формирования слоев.
• Кажущаяся плотность: Это отношение массы порошка к его общему объему. Более высокая кажущаяся плотность позволяет упаковать больше материала в каждый слой, в результате чего конечная деталь получается более плотной.
• Поглощающая способность лазера: Способность металлического порошка эффективно поглощать энергию лазера определяет процесс плавления и общее качество сборки.

Производители прилагают все усилия, чтобы их металлические порошки для DMLS отвечали этим строгим требованиям. Тщательно контролируя эти характеристики, они создают порошки, специально разработанные для оптимальной работы DMLS.

От цифровой мечты к металлической реальности: Процесс DMLS шаг за шагом

Теперь, когда мы изучили строительные блоки, давайте погрузимся в увлекательный мир DMLS. Вот описание процесса, шаг за шагом:

1. Выберите подходящий металлический порошок: Как уже говорилось ранее, выбор правильного металлического порошка имеет решающее значение для достижения желаемых свойств конечной детали.

2. Создайте 3D-модель с помощью программного обеспечения для 3D-моделирования: Магия DMLS начинается с цифрового представления желаемого объекта. Программное обеспечение для 3D-моделирования, напоминающее резец скульптора в цифровую эпоху, позволяет инженерам проектировать сложные геометрические формы, которые было бы невозможно создать с помощью традиционных методов производства. Эти 3D-модели определяют каждую деталь конечной детали, от ее общей формы до внутренних каналов и сложных элементов.

3. Подготовьте платформу для сборки: Представьте себе оживший цифровой холст. Платформа станка DMLS служит основой, на которой слой за слоем будет создаваться металлический объект. Эта платформа тщательно очищается и выравнивается, чтобы обеспечить гладкую и последовательную отправную точку для процесса сборки.

4. Положите металлический порошок на платформу для печати: Тонкий слой металлического порошка, обычно толщиной от 20 до 100 микрон, равномерно наносится на строительную платформу. Этот слой служит первым строительным блоком для объекта. Для получения однородного и равномерного слоя порошка можно использовать несколько технологий, например, систему нанесения покрытия ножом или роликовый механизм.

5. Лазер плавит магию: Именно здесь происходит настоящее волшебство. Мощный лазерный луч, тщательно направляемый цифровой 3D-моделью, сканирует слой металлического порошка, выборочно расплавляя частицы вместе. Плотность мощности лазера и траектория сканирования точно контролируются, чтобы создать желаемую геометрию для каждого слоя. По мере того как лазер плавит порошок, он сплавляет частицы в твердую массу, эффективно создавая объект по одному слою за раз.

6. Слой за слоем объект обретает форму: Процесс DMLS проходит по повторяющемуся циклу. После того как первый слой расплавлен, сверху наносится новый слой металлического порошка. Затем лазер сканирует этот новый слой, расплавляя порошок и сплавляя его с предыдущим слоем. Этот цикл продолжается слой за слоем, тщательно выстраивая объект снизу вверх, пока вся конструкция не будет завершена.

7. Охлаждение: После того как последний слой расплавлен, станок DMLS позволяет собранному объекту медленно остыть в контролируемой атмосфере. Этот контролируемый процесс охлаждения помогает минимизировать остаточные напряжения и деформации в детали, обеспечивая точность размеров и целостность конструкции.

8. Снятие опоры: Подобно строительным лесам, используемым в традиционном строительстве, при изготовлении изделий методом DMLS часто требуются опорные конструкции, чтобы предотвратить разрушение тонких элементов в процессе печати. Эти опорные конструкции обычно изготавливаются из того же металлического порошка, но предназначены для того, чтобы их можно было легко удалить после завершения сборки. Такие методы, как механическая обработка, гидроабразивная резка или механическое удаление, могут быть использованы для отсоединения этих опорных конструкций, открывая конечный металлический объект во всей его красе.

9. Постобработка по технологии DMLS: В некоторых случаях для получения желаемой поверхности или механических свойств объекта, изготовленного по технологии DMLS, могут потребоваться дополнительные этапы обработки. Эти этапы могут включать термообработку для снятия напряжения или повышения прочности, пескоструйную обработку для получения более гладкой поверхности или механическую обработку для повышения точности размеров.

Выяснение преимуществ и ограничений DMLS

Технология DMLS обладает множеством преимуществ по сравнению с традиционными методами производства:

• Свобода дизайна: DMLS позволяет создавать невероятно сложные геометрии, включая внутренние каналы, решетки и другие замысловатые элементы, которые было бы невозможно или дорого изготовить с помощью традиционных технологий.
• Быстрое создание прототипов: Возможность создавать функциональные детали непосредственно на основе 3D-модели обеспечивает быстрое создание прототипов, позволяя инженерам быстро и эффективно дорабатывать дизайн.
• Облегчение: DMLS позволяет создавать легкие конструкции с высоким соотношением прочности и веса, что делает его идеальным для применения в аэрокосмической и автомобильной промышленности.
• Персонализация: Технология DMLS позволяет изготавливать детали по индивидуальному заказу и небольшими партиями, что делает ее идеальной для специализированных применений или разовых проектов.

Однако у DMLS есть и ограничения, которые необходимо учитывать:

• Стоимость: Оборудование для DMLS и металлические порошки могут быть дорогими, что делает этот процесс менее подходящим для крупносерийного производства.
• Ограничения по размеру конструкции: Объем сборки на станках DMLS обычно ограничен по сравнению с традиционными технологиями.
• Отделка поверхности: В то время как некоторые детали, изготовленные методом DMLS, могут получить хорошую поверхность, другие могут потребовать дополнительной постобработки для придания им более гладкой эстетики.
• Ограничения по материалу: Ассортимент материалов, доступных для DMLS, все еще развивается, хотя и постоянно расширяется.

ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

Вопрос: В чем разница между DMLS и SLS?

О: И DMLS, и селективное лазерное спекание (SLS) - это процессы 3D-печати, в которых используется лазер для создания объектов слой за слоем. Однако есть ключевое различие в материалах, которые они используют. DMLS работает с металлическими порошками, расплавляя их вместе, чтобы сформировать твердый объект. В отличие от этого, в SLS обычно используются порошки пластика или нейлона, при этом частицы спекаются (сплавляются), не расплавляясь полностью. Это различие приводит к нескольким ключевым отличиям:

• Свойства материала: Объекты, напечатанные методом DMLS, обычно намного прочнее и долговечнее, чем детали, изготовленные методом SLS, благодаря свойствам, присущим металлу по сравнению с пластиком.
• Приложения: DMLS подходит для создания функциональных металлических деталей для аэрокосмической, автомобильной и медицинской промышленности. SLS отлично подходит для создания прототипов и производства пластиковых деталей с хорошими эстетическими характеристиками.
• Стоимость: DMLS, как правило, является более дорогим процессом по сравнению с SLS из-за более высокой стоимости металлических порошков и более сложного оборудования.

В: Насколько прочны детали, напечатанные методом DMLS?

О: Прочность деталей, напечатанных методом DMLS, зависит от конкретного металлического порошка и применяемых технологий последующей обработки. Однако детали, изготовленные методом DMLS, могут быть невероятно прочными, часто достигая механических свойств, сопоставимых с их коваными (традиционными) аналогами. Такие факторы, как термическая обработка, могут еще больше повысить прочность конечного продукта.

Вопрос: Каковы варианты обработки поверхности деталей DMLS?

О: Детали, напечатанные методом DMLS, обычно имеют несколько шероховатую поверхность из-за послойного характера процесса. Однако для получения более гладкой поверхности можно использовать несколько методов постобработки:

• Обработка: Для создания гладкой и точной поверхности можно использовать традиционные технологии обработки, такие как фрезерование и точение.
• Пескоструйная обработка: В этом случае для выравнивания поверхности детали используется поток абразивных частиц.
• Полировка: Механическая или химическая полировка позволяет получить поверхность с высокой отражающей способностью.

Выбор способа обработки поверхности зависит от желаемой эстетики и функциональных требований к конечной детали.

В: Каковы экологические аспекты DMLS?

О: DMLS, как и любой другой производственный процесс, оказывает определенное воздействие на окружающую среду. Вот некоторые ключевые факторы, которые необходимо учитывать:

• Потребление энергии: Станки DMLS требуют значительного количества энергии для работы мощного лазера и поддержания контролируемой атмосферы.
• Отходы материалов: В зависимости от геометрии детали и конструкции опорной конструкции, некоторое количество металлического порошка может быть потрачено впустую в процессе DMLS. Однако некоторые машины предлагают возможность рециркуляции порошка для минимизации отходов.
• Выбросы: Процесс DMLS может генерировать небольшое количество пыли и дыма в зависимости от материала, на котором производится печать. Для уменьшения этих выбросов очень важна правильная система вентиляции.

Производители постоянно стремятся повысить эффективность и экологичность технологии DMLS. Ведутся исследования, направленные на разработку более энергоэффективных машин и минимизацию образования отходов.

Будущее DMLS: Взгляд на завтрашние инновации

Технология DMLS - это быстро развивающаяся область, постоянно расширяющая границы возможного. Вот некоторые интересные тенденции, определяющие будущее DMLS:

• Мультиматериальная технология DMLS: Возможность печати объектов с использованием нескольких металлических порошков в одной сборке открывает возможности для создания деталей с уникальными сочетаниями свойств.
• Большие объемы сборки: В настоящее время разрабатываются установки DMLS с большими зонами сборки, которые позволят создавать еще более крупные и сложные металлические объекты.
• Более высокая скорость печати: Достижения в области лазерных технологий и механизмов подачи порошка позволяют ускорить время печати, что делает DMLS более эффективным для производственных приложений.
• Новые материалы: Ассортимент материалов, совместимых с DMLS, постоянно расширяется, включая новые сплавы и даже такие экзотические материалы, как алюминид титана (TiAl).

По мере развития технологии DMLS она способна произвести революцию в различных отраслях промышленности, от аэрокосмической и автомобильной до медицины и не только. Благодаря своей способности создавать сложные, функциональные и легкие металлические детали DMLS может сыграть важную роль в формировании будущего производства.

узнать больше о процессах 3D-печати