SLM для аддитивного производства металлов

Оглавление

Обзор селективного лазерного плавления

Селективное лазерное плавление (SLM) — это процесс 3D-печати металла плавлением в порошковом слое, в котором используется лазер для избирательного плавления и плавления частиц металлического порошка слой за слоем для создания полностью плотных деталей.

Ключевые атрибуты технологии SLM:

ХарактеристикаОписание
МатериалыМеталлы, такие как нержавеющая сталь, титан, алюминий, никелевые сплавы.
Тип лазераВолоконные, CO2 или прямые диодные лазеры
АтмосфераИнертная атмосфера аргона или азота
РазрешениеСпособен выполнять мелкие детали размером до 150 мкм.
ТочностьДетали с размерами ±0,2% или выше.

SLM позволяет создавать сложные, настраиваемые металлические детали для аэрокосмического, медицинского, автомобильного и промышленного применения.

Как работает селективное лазерное плавление

Процесс печати SLM работает следующим образом:

  • 3D-модель, разделенная на 2D-слои поперечного сечения.
  • Порошок распределяется по рабочей пластине тонким слоем.
  • Лазер выборочно сканирует слой, плавя порошок
  • Расплавленный порошок затвердевает и сплавляется вместе.
  • Создайте нижнюю часть пластины и наложите новый слой сверху.
  • Процесс повторяется до тех пор, пока не будет собрана вся деталь.

Нерасплавленный порошок обеспечивает поддержку при сборке компонента. Это позволяет создавать сложные геометрии без специальных опорных конструкций.

СМЛ

Типы систем селективной лазерной плавки

Есть несколько SLM конфигурации системы:

СистемаПодробности
Одиночный лазерОдин мощный лазер для плавления
МультилазерНесколько лазеров для увеличения скорости сборки
Система сканированияГальвозеркала или фиксированная оптика
Работа с металлическим порошкомОткрытые системы или закрытая переработка порошка
Контроль атмосферыГерметичная рабочая камера, заполненная аргоном или азотом.

Мультилазерные системы обеспечивают более быструю сборку, а замкнутый цикл обработки порошка повышает эффективность и возможность вторичной переработки.

Материалы для селективной лазерной плавки

Общие металлические материалы, используемые для SLM, включают:

МатериалПреимущества
Алюминиевые сплавыЛегкий с хорошей прочностью
Титановые сплавыВысокое соотношение прочности и массы
Нержавеющие сталиКоррозионная стойкость, высокая прочность
Инструментальные сталиВысокая твердость и износостойкость
Никелевые сплавыВысокая термостойкость
Кобальт-хромБиосовместимость с хорошей износостойкостью

Ассортимент порошков сплавов обеспечивает такие свойства, как прочность, твердость, термостойкость и биосовместимость, необходимые для различных применений.

Применение селективного лазерного плавления

Типичные области применения металлической печати SLM включают:

ПромышленностьПриложения
Аэрокосмическая промышленностьДетали двигателя, легкие конструкции
МедицинаИндивидуальные имплантаты, протезы, инструменты
Автомобильная промышленностьЛегкие детали, нестандартная оснастка
ПромышленностьОблегчение компонентов, производство конечного использования
Нефть и газКоррозионностойкая арматура, устьевые детали

SLM позволяет объединить сложные металлические детали в одно целое и оптимизировать их по весу и производительности.

Преимущества селективного лазерного плавления

Ключевые преимущества технологии SLM:

ВыгодаОписание
Сложная геометрияНеограниченная свобода дизайна для органических форм
Объединение частейСборки, напечатанные как один компонент.
ПерсонализацияЛегко адаптируется для изготовления нестандартных деталей.
ОблегчениеРешетчатые структуры и оптимизация топологии
Экономия материаловУменьшение количества отходов по сравнению с субтрактивными методами
ПостобработкаМожет потребоваться удаление опоры и обработка поверхности.

Эти преимущества позволяют изготавливать металлические детали с более высокими эксплуатационными характеристиками для конечного использования при конкурентоспособных сроках и затратах при меньших объемах производства.

СМЛ

Ограничения селективного лазерного плавления

Ограничения SLM включают в себя:

ОграничениеОписание
Размер деталиОграничено объемом сборки принтера, обычно менее 1 м3.
ПроизводительностьОтносительно низкие темпы производства ограничивают большие объемы.
ПостобработкаМожет потребоваться удаление поддержки, механическая обработка, чистовая обработка.
АнизотропияМеханические свойства различаются в зависимости от ориентации конструкции.
Обработка поверхностиПоверхность после печати относительно шероховатая.
Опыт оператораТребуется большой опыт работы с принтером.

Технология лучше всего подходит для небольших и средних объемов производства сложных металлических деталей.

Поставщики принтеров SLM

Ведущие производители систем SLM:

КомпанияИзвестные системы
EOSСерия EOS M
3D Systemsсерия ДМП
GE AdditiveХ-Лайн 2000Р
ТрампфТруПринт 1000, 3000
Решения SLMСЛМ 500, СЛМ 800
RenishawАМ500, АМ400

Машины варьируются от небольших объемов сборки (около 250 x 250 x 300 мм) до больших систем размером 800 x 400 x 500 мм для высокой производительности.

Выбор 3D-принтера SLM

Ключевые соображения при выборе системы SLM:

ФакторПриоритет
Объем сборкиСоответствие требуемым размерам деталей
Поддерживаемые материалыНеобходимы сплавы, такие как Ti, Al, нержавеющие, инструментальные стали.
Система инертного газаГерметичная автоматизированная обработка аргона или азота
Лазерная технологияВолоконные, CO2 или прямые диодные лазеры
Метод сканированияГальво или фиксированное зеркальное сканирование
Обработка порошкаПредпочтительна переработка по замкнутому циклу

Оптимальная система SLM обеспечивает материалы, объем сборки, скорость и функции обработки порошка, необходимые для конкретного применения.

Требования к объектам УУЗР

Для эксплуатации принтера SLM предприятие должно соответствовать:

  • Уровни электрической мощности 20–60 кВт (тип.)
  • Стабильная температура около 20-25°C.
  • Низкая влажность ниже 70% RH
  • Контроль твердых частиц и обработка металлического порошка
  • Подача и вентиляция инертного газа
  • Фильтрация выхлопных газов для удаления твердых частиц
  • Системы мониторинга атмосферы
  • Строгие процедуры обеспечения безопасности персонала

Системы SLM требуют значительной инфраструктуры для электропитания, охлаждения, обработки порошка и подачи инертного газа.

Параметры процесса SLM-печати

Типичные параметры SLM-печати:

ПараметрТиповой диапазон
Мощность лазера100-400 W
Скорость сканирования100-2000 мм/с
Толщина слоя20-100 мкм
Расстояние между люками50-200 мкм
Размер пятна50-100 мкм
Шаблон сканированияЧередование, поворот для каждого слоя

Точная настройка этих параметров необходима для достижения полной плотности деталей для каждого порошка сплава.

SLM Рекомендации по проектированию и ограничения

Ключевые рекомендации по проектированию УУЗР включают в себя:

РуководствоПричина
Минимальная толщина стенкиИзбегайте перегрева и деформации
Поддерживаемые свесыПредотвратить обрушение без опор
Избегайте тонких чертПредотвратить плавление или испарение
Ориентируйтесь на прочностьОптимизация по направлению нагрузки
Минимизируйте использование поддержкиУпрощение постобработки

Процесс SLM предъявляет геометрические требования, такие как углы свеса и минимальные размеры элементов, которые необходимо учитывать.

Требования к постобработке SLM

Общие этапы постобработки деталей SLM:

ПроцессНазначение
Удаление опорыУдалить автоматически созданные поддержки из программного обеспечения
Удаление порошкаОчистите внутренние каналы от остатков порошка.
Обработка поверхностиУлучшение качества поверхности и шероховатости за счет механической обработки.
Снятие стрессаСнижение остаточных напряжений за счет термообработки.
Горячее изостатическое прессованиеУлучшите плотность и уменьшите внутренние пустоты.

Уровень постобработки зависит от требований приложения к допускам, качеству поверхности и свойствам материала.

Квалификационные испытания деталей SLM

Типичные квалификационные испытания компонентов SLM:

Тип тестаОписание
Анализ плотностиИзмерьте плотность по сравнению с деформируемыми материалами.
Механические испытанияИспытания на растяжение, усталость, трещиностойкость
МеталлографияВизуализация микроструктуры и анализ дефектов
Химический анализПроверьте соответствие состава спецификации
НеразрушающийКТ или рентгеновский контроль пустот

Тщательное тестирование гарантирует, что детали SLM соответствуют требованиям, прежде чем они будут запущены в производство.

Преимущества SLM Технология

Селективное лазерное плавление обеспечивает ключевые преимущества:

  • Сложная органичная геометрия невозможна с помощью литья или станков с ЧПУ.
  • более легкие конструкции за счет оптимизации топологии
  • Консолидация деталей в единые печатные компоненты
  • Уменьшение количества отходов по сравнению с субтрактивными методами
  • Кастомизация и быстрые итерации дизайна
  • Производство металлических деталей точно в срок
  • Высокая прочность и твердость, приближающиеся к кованым материалам.

Эти преимущества делают SLM подходящим для производства дорогостоящих деталей в небольших объемах по требованию в различных отраслях.

Проблемы внедрения SLM-печати

Барьеры на пути внедрения УУЗР включают в себя:

ИспытаниеСтратегии смягчения последствий
Высокая стоимость принтера.Используйте сервисные бюро, подтвердите рентабельность инвестиций
Варианты материаловНовые сплавы в разработке, специализированные поставщики
Знание процессовПрограммы обучения, кривая обучения
СтандартыПротоколы квалификации деталей разрабатываются
ПостобработкаАвтоматизированные процессы в разработке

По мере развития технологии эти барьеры уменьшаются за счет улучшения материалов, оборудования, обучения и усилий по стандартизации во всей отрасли.

Будущее селективной лазерной плавки

Новые тенденции в технологиях УУЗР:

  • Большие объемы сборки более 500 x 500 x 500 мм.
  • Мультилазерные системы для более высокой скорости сборки
  • Расширенные сплавы, включая жаропрочные суперсплавы
  • Улучшенная переработка и обращение с порошком
  • Автоматическое удаление поддержки и постобработка
  • Гибридное производство, сочетающее АМ и ЧПУ
  • Специализированное программное обеспечение для оптимизации проектирования
  • Стандартизация параметров процесса и квалификация деталей

Системы SLM будут продолжать развиваться с точки зрения размера сборки, скорости, материалов и надежности для удовлетворения производственных потребностей во все большем количестве промышленных приложений.

СМЛ

Краткое изложение ключевых моментов

  • SLM выборочно сплавляет металлический порошок с помощью лазера для 3D-печати полной плотности
  • Процесс сварки в порошковом слое позволяет получать мелкие детали и сложную геометрию.
  • Подходит для аэрокосмической, медицинской, автомобильной и промышленной промышленности.
  • Используются такие металлы, как нержавеющая сталь, титан, алюминий и никелевые сплавы.
  • Обеспечивает преимущества консолидации деталей, настройки и облегчения.
  • Требуется контролируемая атмосфера и надежные системы обработки порошка.
  • На печатных деталях может потребоваться значительная постобработка.
  • Передовые технологии для производства малых и средних объемов
  • Постоянное улучшение материалов, размеров, скорости и качества сборки.
  • Позволяет создавать высокопроизводительные печатные металлические компоненты.

Селективное лазерное плавление будет продолжать развиваться как решение для промышленного производства металлических деталей по индивидуальному заказу.

ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

ВопросОтвечать
Какие материалы совместимы с SLM?Большинство свариваемых сплавов, таких как нержавеющая сталь, титан, алюминий, инструментальная сталь, никелевые сплавы и кобальт-хром.
Какова типичная точность деталей SLM?Точность размеров около ±0,2% достижима для большинства геометрий.
Какая постобработка требуется?Обычно используются удаление поддержек, удаление порошка, обработка поверхности, снятие напряжений и горячее изостатическое прессование.
Каковы распространенные дефекты SLM?Пористость, растрескивание, расслоение слоев, коробление, плохая обработка поверхности, нерасплавленные частицы.
Какие типы лазеров используются в SLM?Обычно используются волоконные лазеры, CO2-лазеры или мощные диоды.

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