SLM 3D-utskriftsteknik

Översikt över SLM 3D-utskrift

SLM (selective laser melting) är en teknik för additiv tillverkning eller 3D-utskrift som använder en laser för att smälta samman metallpulver till solida 3D-objekt. SLM lämpar sig för bearbetning av reaktiva och höghållfasta metaller som titan, aluminium, rostfritt stål, kobolt-krom och nickellegeringar till funktionellt täta delar med intrikata geometrier.

SLM 3D-utskrift fungerar genom att selektivt smälta successiva lager av metallpulver ovanpå varandra med hjälp av en fokuserad laserstråle. Lasern smälter och smälter samman partiklarna på platser som definieras av CAD-modellens skiva. Efter att varje lager har skannats appliceras ett nytt lager pulver och processen upprepas tills hela detaljen är uppbyggd. Delar som tillverkas med SLM har egenskaper som är jämförbara eller bättre än vid traditionell tillverkning.

SLM uppskattas för sin förmåga att tillverka täta, lätta och komplexa metallkomponenter med förbättrade mekaniska egenskaper och former som inte är möjliga med konventionella metoder. Läs vidare för en djupgående guide om SLM 3D-utskrift som täcker dess viktigaste egenskaper, applikationer, specifikationer, leverantörer, kostnader, för- och nackdelar och mer.

SLM-teknikens viktigaste egenskaper

Huvudapplikationer för SLM 3D-utskrift

SLM lämpar sig bäst för små till medelstora produktionsvolymer där komplexitet och kundanpassning krävs. Den används i stor utsträckning för metallprototyper och för slutprodukter inom olika branscher. Några viktiga tillämpningar inkluderar:

Tekniken används ofta inom branscher som flyg- och rymdindustrin, försvarsindustrin, fordonsindustrin och sjukvården för sin förmåga att tillverka fullt funktionella metalldelar med förbättrade mekaniska egenskaper och komplexa geometrier.

SLM:s riktlinjer och specifikationer för design

Korrekt utformning av detaljen är avgörande för att undvika SLM-produktionsproblem som restspänningar, distorsion, dålig ytfinish och avsaknad av fusionsdefekter. Saker att tänka på är bland annat:

Genom att följa DFAM-principerna (Design for Additive Manufacturing) kan komponenterna optimeras så att de fullt ut utnyttjar SLM:s fördelar när det gäller komplexitet, viktminskning, prestandaförbättringar och konsolidering av komponenter.

Specifikationer för SLM-systemets storlek

SLM-system har en kammare fylld med inert gas, en mekanism för pulveråterföring och en högeffektslaser som fokuserar på en liten punkt för att smälta metallpulverlagren. Större byggvolymer och högre lasereffekt ger större detaljer och snabbare bygghastigheter.

Parametrar för SLM-processen

Genom att optimera SLM-processparametrarna kan man uppnå maximal detaljdensitet, minimala defekter, kontrollerad mikrostruktur och mekaniska egenskaper, god ytfinish och geometrisk noggrannhet.

Krav på SLM-krut

Sfäriska pulver med hög renhet och kontrollerad partikelstorleksfördelning och morfologi krävs för detaljer med hög densitet och kvalitet med SLM. Pulver som uppfyller dessa kriterier möjliggör en smidig återbeläggning under den lagervisa uppbyggnadsprocessen.

SLM efterbehandlingssteg

Även om SLM producerar detaljer med nära nog jämn form krävs vanligtvis viss efterbearbetning:

Efterbearbetning via fleraxlig CNC-bearbetning, slipning, polering, etsning och andra ytbehandlingsmetoder hjälper till att uppnå kritiska dimensioner, jämn ytfinish och estetik som krävs för den slutliga applikationen.

Kostnadsanalys för SLM-utskrift

De huvudsakliga kostnaderna för SLM-tryckning härrör från det ursprungliga systeminköpet, material, maskindrift och arbetskraft. Större produktionskörningar ger stordriftsfördelar. Återvinning av oanvänt pulver minskar materialkostnaderna.

Att välja leverantör av SLM 3D-skrivare

Ledande tillverkare av SLM-system är EOS, 3D Systems, SLM Solutions, Renishaw och AMCM. När du väljer leverantör bör du utvärdera maskinspecifikationer, tillverkarens rykte, kvalitetsprocedurer, tjänster och kostnader.

För- och nackdelar med SLM-utskrift

SLM 3D-printing ger oöverträffad designfrihet, delkonsolidering, lättviktsstyrka och anpassningsmöjligheter. Till nackdelarna hör systemkostnader, långsamma hastigheter, storleksbegränsningar och materialbegränsningar.

VANLIGA FRÅGOR

Här får du svar på några vanliga frågor om selektiv lasersmältningsteknik:

Vilka material kan man skriva ut med SLM?

SLM lämpar sig för reaktiva och höghållfasta metaller som rostfritt stål, aluminium, titan, kobolt-krom, nickellegeringar med mera. Varje system är utformat för specifika materialegenskaper.

Hur exakt är SLM-utskrifter?

SLM erbjuder noggrannheter på cirka ±0,1-0,2% med ytfinheter från 25-35 μm Ra beroende på material, parametrar och detaljgeometri. Upplösningen är så fin som 30 μm.

Hur starka är SLM-tryckta delar?

SLM producerar över 99% täta metalldelar med materialhållfasthet som är jämförbar med eller bättre än konventionella tillverkningsmetoder för metaller.

Vilka är några exempel på komponenter som tillverkas av SLM?

SLM används i stor utsträckning inom flyg-, medicin-, dental-, fordons- och andra industrier för produkter som turbinblad, implantat, formsprutningsformar och lättviktsfästen.

Hur stora delar kan SLM skriva ut?

Typiska SLM-byggvolymer ligger i intervallet 100-500 mm x 100-500 mm x 100-500 mm. Större system finns för större detaljer. Storleken begränsas av kammaren och de stöd som krävs.

Hur lång tid tar SLM-utskrifter?

Byggtiderna varierar från timmar till ett par dagar beroende på faktorer som detaljstorlek, skikttjocklek och antalet komponenter som är förpackade i plattformen. SLM trycker metall med en hastighet på 5-100 cm3/timme.

Behöver SLM stöd?

Minimala stödstrukturer behövs ofta vid SLM-utskrifter. De fungerar som förankringar och värmeledare för att förhindra deformation under tillverkningen. Stöden tas bort efter tryckningen.

Vilka temperaturer når SLM?

Den lokaliserade lasern i SLM kan kortvarigt nå upp till 10 000 °C i smältbadet, för att sedan snabbt svalna och bilda stelnad metall. Kammaren arbetar vid temperaturer under 100 °C.

Vad skiljer SLM från annan 3D-utskrift?

SLM använder en laser för att helt smälta metallpulver till täta, funktionella delar. Andra 3D-utskrifter i metall, t.ex. binder jetting, använder lim och sintring som ger mer porösa resultat.

Vilka är de viktigaste stegen i SLM-processen?

1. CAD-modellen skärs upp digitalt i lager
2. Pulver rullas över byggplattformen
3. Lasern skannar varje lager och smälter samman pulverpartiklarna
4. Steg 2-3 upprepas tills delen är komplett
5. Efterbearbetning som borttagning av stöd och ytbehandling

Vilket pulver används i SLM?

SLM använder fina metallpulver på 10-45 μm med sfärisk morfologi och en kontrollerad partikelstorleksfördelning. Vanliga material är rostfritt stål, titan, aluminium, nickellegeringar med mera.

Vilka branscher använder SLM-utskrifter?

Inom flyg-, medicin-, dental-, fordons-, verktygs- och smyckesindustrin används SLM-tekniken för att kunna tillverka komplexa, anpassningsbara metalldelar med hög precision och styrka.

Hur dyrt är SLM-utskrift?

SLM har höga systemkostnader från $100.000 - $1.000.000+. Materialkostnaden är $50-500/kg. Stordriftsfördelarna slår igenom vid större produktionsvolymer. Driftskostnaderna ligger i intervallet $50-500/timme.

Vilka säkerhetsåtgärder krävs vid SLM?

SLM innebär laserrisker, heta ytor, reaktiva fina metallpulver och potentiella utsläpp. Korrekt lasersäkerhet, ventilation med inerta gaser och personlig skyddsutrustning måste användas.

Slutsats

SLM-tillsatstillverkning ger extraordinära möjligheter att tillverka täta, robusta metallkomponenter med strukturell integritet som liknar maskinbearbetade delar. Det ökar designfriheten, komplexiteten, anpassningen, lättvikten och konsolideringen i förhållande till traditionella tillverkningsmetoder. Processen är dock förknippad med betydande systemkostnader och låga bygghastigheter.

Med ständiga framsteg inom material, kvalitet, byggstorlek, noggrannhet, programvara och parametrar ökar användningen av SLM för slutanvändningsapplikationer inom flyg-, medicin-, dental-, fordons- och andra sektorer. Genom att utnyttja fördelarna med SLM samtidigt som man är medveten om dess begränsningar kan tillverkare implementera det för att få konkurrensfördelar.

få veta mer om 3D-utskriftsprocesser