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
Выгода | Описание |
---|---|
Свобода проектирования | СЛМ позволяет получать сложные геометрические формы, такие как решетки, внутренние каналы и органические формы, невозможные при механической обработке |
Персонализация | Детали могут быть легко настроены и оптимизированы с учетом функциональности, а не ограничений по технологичности |
Облегчение | Органические формы и решетки позволяют придать деталям легкость при сохранении прочности |
Экономия материалов | SLM использует только необходимое количество материала по сравнению с обработкой из цельных блоков |
Быстрое создание прототипов | Детали могут быть непосредственно напечатаны на 3D-принтере из САПР по сравнению с изготовлением оснастки для прототипирования |
Производство точно в срок | Печать по требованию, по мере необходимости, снижает затраты на складские запасы |
Устойчивость цепей поставок | Распределенное производство снижает риски в цепочке поставок |
Однако SLM имеет и некоторые ограничения:
Ограничения аддитивного производства с использованием SLM
Ограничение | Описание |
---|---|
Затраты на оборудование | Промышленные машины для СЛМ имеют высокие начальные капитальные затраты $100K-$1M+ |
Варианты материалов | В настоящее время ограничивается такими реактивными металлами, как титан, алюминий, инструментальные стали и сверхпрочные сплавы |
Точность | Типовая точность 0,1-0,2 мм ниже допусков на механическую обработку |
Обработка поверхности | Поверхность после печати получается шероховатой и требует последующей обработки |
Размер конструкции | Максимальный размер детали ограничивается размером камеры принтера |
Малосерийное производство | Наиболее экономичны при изготовлении мелких партий деталей и деталей по индивидуальным заказам по сравнению с серийным производством |
Постобработка | Требуются 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
Шаг | Описание |
---|---|
3D-модель | 3D CAD-модель нарезается на слои в цифровом виде |
Рассыпной порошок | Нож для повторного нанесения порошка распределяет тонкий слой порошка по рабочей платформе |
Лазерное плавление | Лазерный луч прослеживает каждый слой, расплавляя порошок для его склеивания на основе нарезанных CAD-данных |
Нижняя платформа | Платформа опускается, и сверху насыпается еще один слой порошка |
Повторяющиеся шаги | Процесс послойного оплавления повторяется до тех пор, пока не будет создана полная деталь |
Извлечение детали | Готовая 3D-печатная деталь извлекается из порошкового слоя |
Постобработка | Деталь 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
Материал | Основные свойства | Приложения |
---|---|---|
Титановые сплавы | Высокое соотношение прочности и массы, биосовместимость | Аэрокосмическая промышленность, медицинские имплантаты |
Алюминиевые сплавы | Легкий вес, высокая прочность | Автомобильная промышленность, аэрокосмическая промышленность |
Нержавеющие стали | Коррозионная стойкость, высокая прочность | Промышленная оснастка, морские суда |
Инструментальные стали | Высокая твердость, термостойкость | Пресс-формы для литья под давлением, штампы |
Никелевые суперсплавы | Термостойкость и коррозионная стойкость | Лопатки турбин, сопла ракет |
Кобальтовый хром | Износостойкость, биосовместимость | Дентальные 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
Руководство | Описание |
---|---|
Избегайте выступов | Минимизация выступов, требующих опор, которые необходимо демонтировать |
Конструктивные якоря | Включите небольшие анкеры или выступы для фиксации детали на монтажной плите |
Ориентируйтесь на прочность | Выравнивание детали для достижения максимальной прочности в функциональном направлении |
Минимизация высоты детали | Ориентируйтесь на минимальную высоту по оси Z, чтобы избежать разрушения тонких элементов |
Возможность последующей обработки | При необходимости обеспечения жестких допусков добавьте припуск 0,1-0,3 мм для последующей обработки |
Оптимизация конструкций решеток | Настройка размеров ячеек и стоек в соответствии с нагрузками на деталь и ограничениями SLM |
Включая вентиляционные отверстия | Добавление небольших отверстий для предотвращения образования дефектов от попадания порошка |
Конформные каналы охлаждения | Создание сложных внутренних каналов охлаждения, невозможных при сверлении/обработке |
Соедините части | Консолидация 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
Компания | Принтеры | Основные характеристики |
---|---|---|
EOS | EOS M290, EOS M300 x4 | Пионер в области металлической 3D-печати, отличные свойства деталей |
Решения SLM | SLM 280, SLM 500, SLM 800 | Очень высокая мощность лазера для производительности и больших объемов сборки |
3D Systems | DMP Factory 500 | Масштабируемые системы для крупносерийного производства |
GE Additive | Concept Laser M2, X Line 2000R | Входящие в состав GE, надежные рабочие машины с высокой производительностью |
Renishaw | RenAM 500Q | Превосходная 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
Производитель | Модель принтера | Строительный объем | Диапазон цен |
---|---|---|---|
EOS | EOS M100 | 95 x 95 x 95 мм | $100k - $150k |
Решения SLM | SLM 125 | 125 x 125 x 125 мм | $175k - $250k |
3D Systems | DMP Factory 500 | 500 x 500 x 500 мм | $500k - $800k |
GE Additive | Concept Laser M2 Series 5 | 250 x 250 x 280 мм | $700k - $900k |
Renishaw | RenAM 500M | 250 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
Фактор | Описание |
---|---|
Затраты на оборудование | Учет затрат на принтер, материалы и строительство объекта |
Обработка материалов | Установить оборудование для обработки порошка и обеспечить работников СИЗ |
Постобработка | Оборудование для очистки, термообработки, HIP, обработки поверхности и т.д. |
Программное обеспечение | Программное обеспечение Workflow для планирования, раскроя, мониторинга процессов |
Обучение | Обучение инженеров проектированию и техников эксплуатации принтеров |
Безопасность | Соблюдение процедур обращения с порошком и наличие систем пожаротушения |
Техническое обслуживание | Планируйте регулярное техническое обслуживание и калибровку системы |
Контроль качества | Измерение размеров и свойств материалов, проверка на повторяемость |
Сертификация | Сертификация 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.
Преимущества аддитивного производства с использованием SLM
К основным преимуществам SLM 3D-печати относятся:
Преимущества аддитивного производства SLM
Преимущество | Описание |
---|---|
Сложные геометрии | СЛМ позволяет получать органические формы сложной формы и замысловатые внутренние решетки и каналы |
Нестандартные детали | Простота создания индивидуальных деталей, отвечающих потребностям заказчика, при отсутствии ограничений на оснастку |
Снижение веса | Решетчатые структуры и оптимизация топологии позволяют создавать легкие и прочные конструкции |
Консолидированные сборки | Объединение нескольких компонентов в единые сложные детали |
Быстрые сроки выполнения заказа | Печать деталей по требованию непосредственно из данных САПР вместо нескольких месяцев на механическую обработку |
Сокращение отходов | Использование только необходимого количества материала по сравнению с обработкой из заготовки |
Производство по требованию | Обеспечивает распределенное производство "точно в срок" в непосредственной близости от заказчика |
Сокращение запасов | Печать деталей по мере необходимости позволяет сократить расходы на оснастку, складирование и инвентаризацию |
Высокоэффективные материалы | Переработка 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
Ограничение | Описание |
---|---|
Стоимость оборудования | SLM-принтеры имеют высокие капитальные затраты, часто превышающие $500 000 |
Наличие материала | В настоящее время ограничивается реактивными конструкционными металлами и пластмассами |
Точность | Типовая точность 0,1-0,2 мм ниже, чем при обработке на станках с ЧПУ |
Отделка поверхности | Отпечатанная поверхность имеет относительно шероховатую поверхность с эффектом "ступеньки |
Постобработка | Часто требуется удаление опор, обработка, полировка |
Скорость печати | Скорость сборки, как правило, 5-100 куб. см/час ограничивает скорость по сравнению с массовым производством |
Максимальный размер детали | Ограничен объемом сборки принтера, обычно не более 500 x 500 x 500 мм |
Мониторинг процессов | Отсутствие натурного контроля может привести к необнаружению дефектов |
Экспертиза операторов | Специалисты по УУЗР требуют значительного обучения процедурам |
Материальные затраты | Порошковые 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 роль | Примеры |
---|---|
Быстрое прототипирование | Быстрые проектные итерации и пробные варианты деталей |
Малосерийное производство | Аэрокосмические кронштейны, крыльчатки, медицинские имплантаты |
Мостовая оснастка | Производство ранних образцов в период изготовления пресс-форм для литья под давлением |
Объединение частей | Объединение нескольких компонентов в единую деталь |
Массовая кастомизация | Индивидуальная продукция конечного использования, например, стоматологические корректоры |
Распределенное производство | Производство 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
Тренд | Описание |
---|---|
Более крупные принтеры | Построение объемов длиной и высотой более 1 метра |
Мультилазерные системы | Мультилазерные станки повышенной мощности свыше 1 кВт |
Более высокие скорости | Скорость печати до 500 куб. см/час благодаря сканирующим гальволазерам |
Новые материалы | Высокотемпературные сплавы, ГМК, новые композиты |
Гибридное производство | Комбинированные АМ и субтрактивные процессы в одной системе |
Автоматизированная постобработка | Сокращение ручного труда при снятии опор, обработке поверхностей |
Внутрипроизводственный контроль | Контроль дефектов в бассейне расплава, порошковом слое и на детали |
Моделирование | Моделирование на основе физики для прогнозирования поведения и оптимизации сборки |
Машинное обучение | ИИ для проектирования, оптимизации процессов, обеспечения качества |
Цифровая цепочка поставок | Бесперебойный цифровой документооборот от разработки до производства |
Выбор поставщика услуг SLM
При выборе поставщика услуг SLM покупатели должны оценить:
Выбор поставщика услуг SLM
Фактор | Описание |
---|---|
Полиграфическое оборудование | Ищите надежные промышленные принтеры для печати на металле с высокой мощностью луча и большими объемами сборки |
Материалы | Возможность обработки таких сплавов, как титан, инструментальная сталь, нержавеющая сталь |
Постобработка | Предлагается полный спектр послепечатной обработки, такой как HIP, механическая обработка, полировка |
Процедуры качества | Сертификация по ISO 9001 или AS9100 со строгими процессами контроля качества |
Опыт применения | Экспертиза и практические исследования в таких целевых областях, как аэрокосмическая, автомобильная, медицинская |
Поддержка проектирования | Возможность проектирования и оптимизации деталей для AM-производства |
Lead Times | Способность поставлять образцы и серийные детали в установленные сроки |
Подготовка файлов | Принимать стандартные форматы файлов CAD и полигонов с анализом проекта |
Услуги после строительства | Услуги по очистке, термообработке, обработке поверхности, нанесению покрытий |
Дополнительные услуги | Контроль, быстрое прототипирование, мостовая оснастка, литье, формовка |
Ценообразование | Конкурентоспособные и масштабируемые цены для различных объемов строительства |
Расположение | Близость 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.
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.
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
Частицы карбида вольфрама: Самый прочный материал для высокопроизводительных инструментов
Читать далее "
14 ноября 2024 года
Комментариев нет
Сферическая пудра из алюминиевого сплава 6061: ключ к экономически эффективному производству
Читать далее "
14 ноября 2024 года
Комментариев нет
О компании Met3DP
Воспроизвести видео
Последние обновления
Наш продукт
CONTACT US
Есть вопросы? Отправьте нам сообщение прямо сейчас! После получения Вашего сообщения мы всей командой выполним Ваш запрос.
Получите информацию о Metal3DP
Брошюра о продукции
Получить последние продукты и прайс-лист
Металлические порошки для 3D-печати и аддитивного производства
КОМПАНИЯ
ПРОДУКТ
ИНФОРМАЦИЯ О КОНТАКТЕ
- Город Циндао, Шаньдун, Китай
- [email protected]
- [email protected]
- +86 19116340731