SLM Аддитивное производство

Оглавление

Обзор SLM Аддитивное производство

Селективное лазерное плавление (СЛП) - это технология аддитивного производства, в которой лазер избирательно расплавляет и послойно сплавляет металлический порошковый материал для создания трехмерных объектов. SLM подходит для обработки реактивных металлов, таких как титан, алюминий и нержавеющая сталь, для создания полностью плотных и функциональных деталей со сложной геометрией.

SLM обладает рядом преимуществ по сравнению с традиционным производством:

Преимущества аддитивного производства с использованием SLM

ВыгодаОписание
Свобода проектированияСЛМ позволяет получать сложные геометрические формы, такие как решетки, внутренние каналы и органические формы, невозможные при механической обработке
ПерсонализацияДетали могут быть легко настроены и оптимизированы с учетом функциональности, а не ограничений по технологичности
ОблегчениеОрганические формы и решетки позволяют придать деталям легкость при сохранении прочности
Экономия материаловSLM использует только необходимое количество материала по сравнению с обработкой из цельных блоков
Быстрое создание прототиповДетали могут быть непосредственно напечатаны на 3D-принтере из САПР по сравнению с изготовлением оснастки для прототипирования
Производство точно в срокПечать по требованию, по мере необходимости, снижает затраты на складские запасы
Устойчивость цепей поставокРаспределенное производство снижает риски в цепочке поставок

Однако SLM имеет и некоторые ограничения:

Ограничения аддитивного производства с использованием SLM

ОграничениеОписание
Затраты на оборудованиеПромышленные машины для СЛМ имеют высокие начальные капитальные затраты $100K-$1M+
Варианты материаловВ настоящее время ограничивается такими реактивными металлами, как титан, алюминий, инструментальные стали и сверхпрочные сплавы
ТочностьТиповая точность 0,1-0,2 мм ниже допусков на механическую обработку
Обработка поверхностиПоверхность после печати получается шероховатой и требует последующей обработки
Размер конструкцииМаксимальный размер детали ограничивается размером камеры принтера
Малосерийное производствоНаиболее экономичны при изготовлении мелких партий деталей и деталей по индивидуальным заказам по сравнению с серийным производством
ПостобработкаТребуются дополнительные операции, такие как снятие опор, термообработка

Принцип работы SLM 3D-печати

SLM - это технология порошковой плавки, использующая сфокусированный лазерный луч для селективного расплавления и послойного сплавления металлического порошкового материала.

Основными этапами процесса SLM являются:

Процесс трехмерной печати SLM

ШагОписание
3D-модель3D CAD-модель нарезается на слои в цифровом виде
Рассыпной порошокНож для повторного нанесения порошка распределяет тонкий слой порошка по рабочей платформе
Лазерное плавлениеЛазерный луч прослеживает каждый слой, расплавляя порошок для его склеивания на основе нарезанных CAD-данных
Нижняя платформаПлатформа опускается, и сверху насыпается еще один слой порошка
Повторяющиеся шагиПроцесс послойного оплавления повторяется до тех пор, пока не будет создана полная деталь
Извлечение деталиГотовая 3D-печатная деталь извлекается из порошкового слоя
ПостобработкаДеталь очищается и подвергается термообработке для снятия напряжений

Материалы SLM

SLM позволяет обрабатывать целый ряд реактивных металлов в полностью плотные детали, в том числе:

Материалы SLM

МатериалОсновные свойстваПриложения
Титановые сплавыВысокое соотношение прочности и массы, биосовместимостьАэрокосмическая промышленность, медицинские имплантаты
Алюминиевые сплавыЛегкий вес, высокая прочностьАвтомобильная промышленность, аэрокосмическая промышленность
Нержавеющие сталиКоррозионная стойкость, высокая прочностьПромышленная оснастка, морские суда
Инструментальные сталиВысокая твердость, термостойкостьПресс-формы для литья под давлением, штампы
Никелевые суперсплавыТермостойкость и коррозионная стойкостьЛопатки турбин, сопла ракет
Кобальтовый хромИзносостойкость, биосовместимостьДентальные имплантаты, ортопедия

Наиболее распространенными материалами для СЛМ являются титановые и алюминиевые сплавы, а также инструментальные и нержавеющие стали. Более экзотические суперсплавы и металлокомпозиты также могут быть обработаны с помощью технологии SLM.

Рекомендации по проектированию УУЗР

Для успешного проектирования деталей для SLM 3D-печати инженеры должны следовать следующим рекомендациям:

Рекомендации по проектированию УУЗР

РуководствоОписание
Избегайте выступовМинимизация выступов, требующих опор, которые необходимо демонтировать
Конструктивные якоряВключите небольшие анкеры или выступы для фиксации детали на монтажной плите
Ориентируйтесь на прочностьВыравнивание детали для достижения максимальной прочности в функциональном направлении
Минимизация высоты деталиОриентируйтесь на минимальную высоту по оси Z, чтобы избежать разрушения тонких элементов
Возможность последующей обработкиПри необходимости обеспечения жестких допусков добавьте припуск 0,1-0,3 мм для последующей обработки
Оптимизация конструкций решетокНастройка размеров ячеек и стоек в соответствии с нагрузками на деталь и ограничениями SLM
Включая вентиляционные отверстияДобавление небольших отверстий для предотвращения образования дефектов от попадания порошка
Конформные каналы охлажденияСоздание сложных внутренних каналов охлаждения, невозможных при сверлении/обработке
Соедините частиКонсолидация узлов в отдельные детали для снижения требований к сборке

Соблюдение этих рекомендаций позволяет избежать таких распространенных дефектов SLM-печати, как плохое качество поверхности, искажения, растрескивание или попадание порошка.

Производители SLM-принтеров

К основным производителям систем SLM относятся:

Производители SLM 3D-принтеров

КомпанияПринтерыОсновные характеристики
EOSEOS M290, EOS M300 x4Пионер в области металлической 3D-печати, отличные свойства деталей
Решения SLMSLM 280, SLM 500, SLM 800Очень высокая мощность лазера для производительности и больших объемов сборки
3D SystemsDMP Factory 500Масштабируемые системы для крупносерийного производства
GE AdditiveConcept Laser M2, X Line 2000RВходящие в состав GE, надежные рабочие машины с высокой производительностью
RenishawRenAM 500QПревосходная точность, интегрированная система управления качеством

При выборе системы SLM ключевыми факторами являются объем сборки, мощность лазера, возможности работы с материалами, точность и программное обеспечение. Ведущие производители предлагают хорошо зарекомендовавшие себя системы, но появляется и много новых участников из Китая и Индии.

Ценообразование на SLM-принтеры

Промышленные системы SLM имеют высокие начальные капитальные затраты - от $100 000 для машин начального уровня до $1 000 000+ для высокопроизводительных систем:

Ценообразование на SLM-принтеры

ПроизводительМодель принтераСтроительный объемДиапазон цен
EOSEOS M10095 x 95 x 95 мм$100k - $150k
Решения SLMSLM 125125 x 125 x 125 мм$175k - $250k
3D SystemsDMP Factory 500500 x 500 x 500 мм$500k - $800k
GE AdditiveConcept Laser M2 Series 5250 x 250 x 280 мм$700k - $900k
RenishawRenAM 500M250 x 250 x 350 мм$950k - $1.2M

Увеличение объема сборки, повышение мощности лазера и производительности увеличивают стоимость системы. Однако выбор должен быть разумным, исходя из потребностей приложения и производственных требований.

Установки для УУЗР

Для успешного функционирования предприятия SLM необходимо учитывать следующие факторы:

Факторы, влияющие на работу установки SLM

ФакторОписание
Затраты на оборудованиеУчет затрат на принтер, материалы и строительство объекта
Обработка материаловУстановить оборудование для обработки порошка и обеспечить работников СИЗ
ПостобработкаОборудование для очистки, термообработки, HIP, обработки поверхности и т.д.
Программное обеспечениеПрограммное обеспечение Workflow для планирования, раскроя, мониторинга процессов
ОбучениеОбучение инженеров проектированию и техников эксплуатации принтеров
БезопасностьСоблюдение процедур обращения с порошком и наличие систем пожаротушения
Техническое обслуживаниеПланируйте регулярное техническое обслуживание и калибровку системы
Контроль качестваИзмерение размеров и свойств материалов, проверка на повторяемость
СертификацияСертификация по ISO 9001, AS9100 для регулируемых отраслей промышленности

Выбор опытного поставщика услуг может помочь в организации производства, эксплуатации и сертификации оборудования для регулируемых областей применения, таких как аэрокосмическая промышленность или медицинское оборудование.

аддитивное производство slm

Преимущества аддитивного производства с использованием SLM

К основным преимуществам SLM 3D-печати относятся:

Преимущества аддитивного производства SLM

ПреимуществоОписание
Сложные геометрииСЛМ позволяет получать органические формы сложной формы и замысловатые внутренние решетки и каналы
Нестандартные деталиПростота создания индивидуальных деталей, отвечающих потребностям заказчика, при отсутствии ограничений на оснастку
Снижение весаРешетчатые структуры и оптимизация топологии позволяют создавать легкие и прочные конструкции
Консолидированные сборкиОбъединение нескольких компонентов в единые сложные детали
Быстрые сроки выполнения заказаПечать деталей по требованию непосредственно из данных САПР вместо нескольких месяцев на механическую обработку
Сокращение отходовИспользование только необходимого количества материала по сравнению с обработкой из заготовки
Производство по требованиюОбеспечивает распределенное производство "точно в срок" в непосредственной близости от заказчика
Сокращение запасовПечать деталей по мере необходимости позволяет сократить расходы на оснастку, складирование и инвентаризацию
Высокоэффективные материалыПереработка современных металлов, таких как титан и сверхпрочные сплавы, в детали конечного потребления

Свобода проектирования, индивидуальный подход к деталям и возможности распределенного производства делают SLM идеальным решением для мало- и среднесерийного производства в аэрокосмической, медицинской, промышленной и автомобильной отраслях.

Ограничения аддитивного производства с использованием SLM

SLM имеет ряд ограничений, в том числе:

Ограничения аддитивного производства SLM

ОграничениеОписание
Стоимость оборудованияSLM-принтеры имеют высокие капитальные затраты, часто превышающие $500 000
Наличие материалаВ настоящее время ограничивается реактивными конструкционными металлами и пластмассами
ТочностьТиповая точность 0,1-0,2 мм ниже, чем при обработке на станках с ЧПУ
Отделка поверхностиОтпечатанная поверхность имеет относительно шероховатую поверхность с эффектом "ступеньки
ПостобработкаЧасто требуется удаление опор, обработка, полировка
Скорость печатиСкорость сборки, как правило, 5-100 куб. см/час ограничивает скорость по сравнению с массовым производством
Максимальный размер деталиОграничен объемом сборки принтера, обычно не более 500 x 500 x 500 мм
Мониторинг процессовОтсутствие натурного контроля может привести к необнаружению дефектов
Экспертиза операторовСпециалисты по УУЗР требуют значительного обучения процедурам
Материальные затратыПорошковые металлы могут быть в 2-5 раз дороже необработанного сырья

Для очень высокой точности, очень больших деталей или массового производства субтрактивные методы, такие как обработка на станках с ЧПУ, как правило, подходят больше, чем аддитивные методы SLM.

Роль SLM в производстве

SLM лучше всего подходит для:

Лучшие роли для SLM в производстве

Производственная рольПримеры
Быстрое прототипированиеБыстрые проектные итерации и пробные варианты деталей
Малосерийное производствоАэрокосмические кронштейны, крыльчатки, медицинские имплантаты
Мостовая оснасткаПроизводство ранних образцов в период изготовления пресс-форм для литья под давлением
Объединение частейОбъединение нескольких компонентов в единую деталь
Массовая кастомизацияИндивидуальная продукция конечного использования, например, стоматологические корректоры
Распределенное производствоПроизводство по требованию в непосредственной близости от заказчика

Для очень больших объемов традиционное литье под высоким давлением или литье пластмасс под давлением, как правило, более рентабельно, чем SLM 3D-печать. Однако для мелкосерийного производства SLM подходит лучше.

Будущее аддитивного производства с использованием SLM

Ожидается, что в будущем SLM найдет более широкое применение:

Будущее SLM

ТрендОписание
Более крупные принтерыПостроение объемов длиной и высотой более 1 метра
Мультилазерные системыМультилазерные станки повышенной мощности свыше 1 кВт
Более высокие скоростиСкорость печати до 500 куб. см/час благодаря сканирующим гальволазерам
Новые материалыВысокотемпературные сплавы, ГМК, новые композиты
Гибридное производствоКомбинированные АМ и субтрактивные процессы в одной системе
Автоматизированная постобработкаСокращение ручного труда при снятии опор, обработке поверхностей
Внутрипроизводственный контрольКонтроль дефектов в бассейне расплава, порошковом слое и на детали
МоделированиеМоделирование на основе физики для прогнозирования поведения и оптимизации сборки
Машинное обучениеИИ для проектирования, оптимизации процессов, обеспечения качества
Цифровая цепочка поставокБесперебойный цифровой документооборот от разработки до производства

Выбор поставщика услуг SLM

При выборе поставщика услуг SLM покупатели должны оценить:

Выбор поставщика услуг SLM

ФакторОписание
Полиграфическое оборудованиеИщите надежные промышленные принтеры для печати на металле с высокой мощностью луча и большими объемами сборки
МатериалыВозможность обработки таких сплавов, как титан, инструментальная сталь, нержавеющая сталь
ПостобработкаПредлагается полный спектр послепечатной обработки, такой как HIP, механическая обработка, полировка
Процедуры качестваСертификация по ISO 9001 или AS9100 со строгими процессами контроля качества
Опыт примененияЭкспертиза и практические исследования в таких целевых областях, как аэрокосмическая, автомобильная, медицинская
Поддержка проектированияВозможность проектирования и оптимизации деталей для AM-производства
Lead TimesСпособность поставлять образцы и серийные детали в установленные сроки
Подготовка файловПринимать стандартные форматы файлов CAD и полигонов с анализом проекта
Услуги после строительстваУслуги по очистке, термообработке, обработке поверхности, нанесению покрытий
Дополнительные услугиКонтроль, быстрое прототипирование, мостовая оснастка, литье, формовка
ЦенообразованиеКонкурентоспособные и масштабируемые цены для различных объемов строительства
РасположениеБлизость для логистики и коммуникаций в цепочке поставок

Выбор поставщика услуг с комплексными возможностями - от проектирования до последующей обработки - гарантирует высокое качество результатов. Ознакомление с примерами из практики и посещение объектов помогает проверить опыт.

аддитивное производство slm

Вопросы и ответы

Вопрос: Какие материалы могут быть напечатаны с помощью технологии SLM?

О: СЛМ позволяет обрабатывать целый ряд реактивных металлов, таких как нержавеющая сталь, инструментальная сталь, титановые сплавы, никелевые суперсплавы, алюминиевые сплавы и кобальтохром. Наиболее популярными материалами для СЛМ являются титан Ti6Al4V и алюминий AlSi10Mg.

Вопрос: Насколько точна SLM 3D-печать?

Ответ: При SLM обычно достигается точность порядка 0,1-0,2 мм. Хотя этот показатель ниже, чем допуск при обработке на станках с ЧПУ, последующая обработка, такая как механическая обработка и полировка, может повысить точность. Не рекомендуется использовать детали размером менее 0,3 мм.

Вопрос: В каких отраслях используется аддитивное производство с применением SLM?

О: Аэрокосмическая, медицинская, стоматологическая, автомобильная и промышленная отрасли являются сегодня основными пользователями технологии SLM благодаря таким преимуществам, как облегчение веса, консолидация деталей, массовая кастомизация и быстрое время выполнения заказа.

Вопрос: Какая постобработка требуется после SLM-печати?

О: Обычная послепечатная обработка включает удаление опор, термообработку для снятия напряжений, горячее изостатическое прессование (HIP), механическую обработку с ЧПУ, полировку и нанесение покрытий. Требования зависят от области применения, материала и необходимости финишной обработки.

Вопрос: Насколько дорогостоящей является SLM-металлическая 3D-печать?

О: Стоимость промышленных систем SLM варьируется от $100 тыс. до более $1 млн. в зависимости от объема сборки, мощности лазера и характеристик. Стоимость материалов для металлического порошка может в 2-5 раз превышать стоимость исходного сырья. Однако общая стоимость снижается.

Вопрос: Может ли SLM печатать свесы и сложные формы?

О: Да, SLM позволяет печатать такие геометрические фигуры, как выступы, решетки и тонкие стенки, благодаря использованию опорных конструкций. При этом необходимо тщательно ориентироваться, чтобы избежать деформации и сбалансировать требования к опорам.

Вопрос: Какое программное обеспечение используется для SLM-печати?

Ответ: SLM-принтеры поставляются с собственным программным обеспечением для печати. Дополнительное программное обеспечение используется для проектирования, восстановления файлов, моделирования, подготовки к сборке, раскроя, управления сборкой и управления качеством.

Вопрос: Сколько времени занимает 3D-печать детали с помощью SLM?

Ответ: Время печати варьируется от нескольких часов до нескольких дней в зависимости от размера детали, сложности геометрии и параметров печати. Для металлических деталей SLM-принтеры обычно работают со скоростью сборки от 5 до 100 куб. см/час. Более крупные детали требуют больше времени.

Вопрос: Позволяет ли SLM получать безопасные и функциональные металлические детали конечного использования?

О: Да, при правильном проектировании и обработке с помощью SLM можно получать полностью плотные металлические детали, отвечающие или превосходящие по своим свойствам материалы традиционно изготавливаемых деталей для конечного функционального использования в сложных условиях.

узнать больше о процессах 3D-печати

Поделиться

Facebook
Twitter
LinkedIn
WhatsApp
Электронная почта

MET3DP Technology Co., LTD - ведущий поставщик решений для аддитивного производства со штаб-квартирой в Циндао, Китай. Наша компания специализируется на производстве оборудования для 3D-печати и высокопроизводительных металлических порошков для промышленного применения.

Сделайте запрос, чтобы получить лучшую цену и индивидуальное решение для вашего бизнеса!

Похожие статьи

Получите информацию о Metal3DP
Брошюра о продукции

Получить последние продукты и прайс-лист