SLM Additiv tillverkning
Innehållsförteckning
Översikt över SLM Additiv tillverkning
Selektiv lasersmältning (SLM) är en additiv tillverkningsteknik som använder en laser för att selektivt smälta och smälta samman metallpulvermaterial lager för lager för att bygga upp 3D-objekt. SLM lämpar sig för bearbetning av reaktiva metaller som titan, aluminium och rostfritt stål till helt täta och funktionella delar med komplexa geometrier.
SLM erbjuder flera fördelar jämfört med traditionell tillverkning:
Fördelar med additiv tillverkning med SLM
| Förmån | Beskrivning |
|---|---|
| Designfrihet | SLM kan producera komplexa geometrier som gitter, inre kanaler och organiska former som inte är möjliga med maskinbearbetning |
| Anpassning | Delar kan enkelt anpassas och optimeras för funktion snarare än för tillverkningsbegränsningar |
| Lättvikt | Organiska former och gitter gör att delarna blir lätta samtidigt som de behåller sin styrka |
| Materialbesparingar | SLM använder bara den mängd material som krävs jämfört med bearbetning från massiva block |
| Snabb prototypframtagning | Delar kan 3D-printas direkt från CAD jämfört med verktyg för prototyptillverkning |
| Produktion just-in-time | Utskrifter på begäran efter behov minskar lagerkostnaderna |
| Motståndskraft i leveranskedjan | Distribuerad tillverkning minskar riskerna i leveranskedjan |
SLM har dock också vissa begränsningar:
Begränsningar av additiv tillverkning med SLM
| Begränsning | Beskrivning |
|---|---|
| Kostnader för maskiner | Industriella SLM-maskiner har höga initiala kapitalkostnader på $100K-$1M+ |
| Materialalternativ | För närvarande begränsad till reaktiva metaller som titan, aluminium, verktygsstål och superlegeringar |
| Noggrannhet | Typisk noggrannhet på 0,1-0,2 mm är lägre än bearbetningstoleranser |
| Ytfinish | Den tryckta ytan är grov och kräver efterbearbetning |
| Bygg storlek | Den maximala storleken på detaljen begränsas av skrivarrummets storlek |
| Låg serieproduktion | Mest ekonomiskt för små serier och specialtillverkade delar jämfört med massproduktion |
| Efterbearbetning | Ytterligare steg som borttagning av stöd, värmebehandling krävs |
Hur SLM 3D-utskrift fungerar
SLM är en teknik för pulverbäddsfusion som använder en fokuserad laserstråle för att selektivt smälta och smälta samman metalliskt pulvermaterial lager för lager.
De viktigaste stegen i SLM-processen är:
SLM 3D-utskriftsprocess
| Steg | Beskrivning |
|---|---|
| 3D-modell | En 3D CAD-modell skärs digitalt upp i lager |
| Sprid ut pulver | En recoater-kniv sprider ett tunt lager pulver över byggplattformen |
| Smältning med laser | En laserstråle följer varje lager och smälter pulver för att binda ihop det baserat på den skivade CAD-datan |
| Nedre plattform | Byggplattformen sänks och ett nytt lager pulver sprids ovanpå |
| Upprepa stegen | Skiktsmältningsprocessen upprepas tills hela detaljen är uppbyggd |
| Ta bort del | Den färdiga 3D-utskrivna delen tas bort från pulverbädden |
| Efterbehandling | Delen rengörs och värmebehandlas för att avlasta spänningar |
SLM-material
SLM kan bearbeta en rad olika reaktiva metaller till helt täta detaljer, t.ex:
SLM-material
| Material | Viktiga egenskaper | Tillämpningar |
|---|---|---|
| Titanlegeringar | Högt förhållande mellan styrka och vikt, biokompatibilitet | Flyg- och rymdindustrin, medicinska implantat |
| Aluminiumlegeringar | Lättvikt, hög hållfasthet | Fordon, flyg- och rymdindustrin |
| Rostfria stål | Korrosionsbeständighet, hög hållfasthet | Industriella verktyg, marina |
| Verktygsstål | Hög hårdhet, värmebeständighet | Formsprutningsverktyg, matriser |
| Superlegeringar av nickel | Värme- och korrosionsbeständighet | Turbinblad, munstycken till raketer |
| Kobolt Krom | Slitstyrka, biokompatibilitet | Tandimplantat, ortopedi |
De vanligaste SLM-materialen är titan- och aluminiumlegeringar samt verktygsstål och rostfritt stål. Mer exotiska superlegeringar och metallkompositer kan också bearbetas med SLM-teknik.
SLM:s riktlinjer för design
För att lyckas konstruera delar för SLM 3D-utskrift bör ingenjörer följa dessa riktlinjer:
SLM:s riktlinjer för design
| Riktlinjer | Beskrivning |
|---|---|
| Undvik överhäng | Minimera överhäng som kräver stöd som måste tas bort |
| Designförankringar | Inkludera små förankringar eller flikar för att fästa delen på byggplattan |
| Orientera för styrka | Rikta in delen för att maximera styrkan i funktionell riktning |
| Minimera delhöjden | Orientera för att minimera Z-höjden för att undvika att känsliga funktioner kollapsar |
| Tillåt efterbearbetning | Lägg till 0,1-0,3 mm för efterbearbetning om snäva toleranser krävs |
| Optimera gitterkonstruktioner | Anpassa cellstorlek och stagstorlek till detaljbelastningar och SLM-begränsningar |
| Inkludera ventilationshål | Lägg till små hål för att förhindra att instängt pulver orsakar defekter |
| Konforma kylkanaler | Designa komplexa interna kylkanaler som inte är möjliga med borrning/maskinbearbetning |
| Kombinera delar | Konsolidera sammansättningar till enskilda delar för att minska monteringsbehovet |
Genom att följa dessa riktlinjer kan man undvika vanliga SLM-utskriftsdefekter som dålig ytfinish, distorsion, sprickbildning eller instängt pulver.
Tillverkare av SLM-skrivare
De största tillverkarna av SLM-system inkluderar:
SLM 3D-skrivartillverkare
| Företag | Skrivare | Viktiga funktioner |
|---|---|---|
| EOS | EOS M290, EOS M300 x4 | Pionjär inom 3D-printing i metall, utmärkta detaljegenskaper |
| SLM-lösningar | SLM 280, SLM 500, SLM 800 | Mycket hög lasereffekt för produktivitet och stora byggvolymer |
| 3D-system | DMP Fabrik 500 | Skalbara system för produktion av stora volymer |
| GE Additiv | Koncept Laser M2, X Line 2000R | Nu en del av GE, pålitliga arbetshästar för produktiviteten |
| Renishaw | RenAM 500Q | Utmärkt precision, integrerat kvalitetsledningssystem |
Viktiga faktorer vid valet av SLM-system är byggvolym, lasereffekt, materialkapacitet, precision och arbetsflöde för programvara. De ledande tillverkarna erbjuder etablerade system, men många nya aktörer från Kina och Indien är också på väg in.
Priser för SLM-skrivare
Industriella SLM-system har höga initiala kapitalkostnader som sträcker sig från $100.000 för nybörjarmaskiner upp till $1.000.000+ för avancerade produktionssystem:
Priser för SLM-skrivare
| Tillverkare | Skrivarmodell | Byggvolym | Prisintervall |
|---|---|---|---|
| EOS | EOS M100 | 95 x 95 x 95 mm | $100k - $150k |
| SLM-lösningar | SLM 125 | 125 x 125 x 125 mm | $175k - $250k |
| 3D-system | DMP Fabrik 500 | 500 x 500 x 500 mm | $500k - $800k |
| GE Additiv | Konceptlaser M2 Serie 5 | 250 x 250 x 280 mm | $700k - $900k |
| Renishaw | RenAM 500M | 250 x 250 x 350 mm | $950k - $1.2M |
Större byggvolymer, högre lasereffekt och produktivitetsfunktioner driver upp systemkostnaderna. Men det är viktigt att göra ett klokt val baserat på applikationsbehov och produktionskrav.
Överväganden om SLM-anläggningar
För att driva en SLM-anläggning framgångsrikt bör företagen överväga:
Faktorer för SLM-anläggning
| Faktor | Beskrivning |
|---|---|
| Kostnader för anläggningen | Redovisa kostnader för skrivare, material och uppbyggnad av anläggningen |
| Materialhantering | Installera utrustning för pulverhantering och förse arbetarna med personlig skyddsutrustning |
| Efterbearbetning | Rengöringsutrustning, värmebehandling, HIP, ytfinish etc. |
| Programvara | Workflow-programvara för schemaläggning, nesting, processövervakning |
| Utbildning | Utbilda ingenjörer i konstruktion och tekniker i skrivaranvändning |
| Säkerhet | Följ rutinerna för pulverhantering och ha brandsläckningssystem |
| Underhåll | Planera regelbundet underhåll och kalibrering av systemet |
| Kvalitetskontroll | Mätning av dimensioner och materialegenskaper, repeterbarhetstestning |
| Certifiering | ISO 9001- och AS9100-certifiering för reglerade branscher |
Genom att välja en erfaren tjänsteleverantör kan du få hjälp med att navigera rätt när det gäller installation, drift och certifiering av anläggningar för reglerade tillämpningar som flyg- och rymdindustrin eller medicintekniska produkter.
Fördelar med additiv tillverkning med SLM
De viktigaste fördelarna med SLM 3D-utskrift är bland annat
Fördelar med additiv tillverkning med SLM
| Fördel | Beskrivning |
|---|---|
| Komplexa geometrier | SLM kan producera mycket komplexa organiska former och intrikata inre gitter och kanaler |
| Anpassade delar | Skapa enkelt kundanpassade detaljer som är skräddarsydda efter kundens behov, utan verktygsbegränsningar |
| Viktminskning | Gitterstrukturer och topologioptimering möjliggör lätta och starka konstruktioner |
| Konsoliderade församlingar | Kombinera flera komponenter till en enda komplex del |
| Snabba ledtider | Skriv ut detaljer på begäran direkt från CAD-data i stället för att vänta flera månader på maskinbearbetning |
| Minskat avfall | Använd endast den mängd material som krävs jämfört med bearbetning från billett |
| On-Demand produktion | Möjliggör distribuerad just-in-time-tillverkning nära kunderna |
| Minskning av lager | Skriv ut delar efter behov, vilket minskar kostnaderna för verktyg, lagerhållning och inventering |
| Högpresterande material | Bearbeta avancerade metaller som titan och superlegeringar till komponenter för slutanvändning |
Designfriheten, anpassningen av detaljerna och de distribuerade produktionsmöjligheterna gör SLM idealisk för produktion av små till medelstora volymer för flyg-, medicin-, industri- och fordonstillämpningar.
Begränsningar av additiv tillverkning med SLM
SLM har dock vissa begränsningar, bland annat
SLM Additiv tillverkning Begränsningar
| Begränsning | Beskrivning |
|---|---|
| Maskinkostnad | SLM-skrivare har höga kapitalkostnader, ofta över $500.000 |
| Materialets tillgänglighet | För närvarande begränsad till reaktiva konstruktionsmetaller och plaster |
| Noggrannhet | Typisk noggrannhet på 0,1-0,2 mm är lägre än CNC-bearbetning |
| Ytfinish | As-printad yta är relativt grov med trappstegseffekt |
| Efterbearbetning | Borttagning av stöd, maskinbearbetning, polering krävs ofta |
| Utskriftshastighet | Bygghastigheter på typiskt 5-100 cc/timme begränsar hastigheten jämfört med massproduktion |
| Max delstorlek | Begränsad av skrivarens byggvolym, normalt under 500 x 500 x 500 mm |
| Processövervakning | Bristande övervakning på plats kan leda till oupptäckta defekter |
| Operatörsexpertis | SLM-tekniker kräver omfattande utbildning i procedurer |
| Kostnader för material | Metallpulver kan vara 2-5 gånger dyrare än råmaterial |
För behov av mycket hög noggrannhet, extremt stora detaljer eller massproduktionsvolymer är subtraktiva metoder som CNC-bearbetning ofta mer lämpliga än additiv SLM-bearbetning.
SLM:s roll i tillverkningen
SLM är bäst lämpad för:
Bästa rollerna för SLM i tillverkningsindustrin
| Tillverkningsroll | Exempel |
|---|---|
| Snabb prototyptillverkning | Snabba designupprepningar och proof-of-concept-delar |
| Produktion av små volymer | Fästen för flyg- och rymdindustrin, impellrar, medicinska implantat |
| Verktyg för broar | Produktion av tidiga enheter medan formsprutningsverktyg tillverkas |
| Konsolidering av delar | Kombinera flera komponenter till enskilda delar |
| Massanpassning | Skräddarsydda slutanvändningsprodukter som tandregleringsskenor |
| Distribuerad tillverkning | Lokal produktion på begäran nära kunderna |
För mycket stora volymer tenderar konventionell högtrycksgjutning eller formsprutning av plast att vara mer kostnadseffektivt än SLM 3D-printing. Men för kortvarig produktion utmärker sig SLM.
Framtiden för additiv tillverkning med SLM
SLM förväntas få bredare användningsområden i framtiden genom:
Framtiden för SLM
| Trend | Beskrivning |
|---|---|
| Större skrivare | Byggvolymer över 1 meter i längd och höjd |
| Multi-lasersystem | Multi-lasermaskiner med högre effekt över 1 kW |
| Snabbare hastigheter | Utskriftshastigheter på upp till 500 cc/timme via skannade galvolasrar |
| Nya material | Högtemperaturlegeringar, MMC, nya kompositer |
| Hybrid tillverkning | Kombinerade AM- och subtraktiva processer i ett och samma system |
| Automatiserad efterbearbetning | Minskat manuellt arbete för borttagning av stöd, ytbehandling |
| Övervakning under pågående process | Övervakning på plats av defekter i smältbadet, pulverbädden och detaljen |
| Simulering | Fysikbaserade simuleringar för att förutsäga beteende och optimera konstruktioner |
| Maskininlärning | AI för design, processoptimering och kvalitetssäkring |
| Digital leveranskedja | Sömlöst digitalt arbetsflöde från design till produktion |
Att välja en leverantör av SLM-tjänster
När du väljer en SLM-tjänsteleverantör bör köparna utvärdera:
Att välja en leverantör av SLM-tjänster
| Faktor | Beskrivning |
|---|---|
| Utrustning för tryckning | Leta efter välrenommerade industriella metallskrivare med hög strålstyrka och stora byggvolymer |
| Material | Förmåga att bearbeta önskade legeringar som titan, verktygsstål, rostfritt stål |
| Efterbearbetning | Erbjuda ett komplett utbud av bearbetning efter tryckning, t.ex. HIP, maskinbearbetning och polering |
| Kvalitetsförfaranden | ISO 9001- eller AS9100-certifierad med strikta QA-processer |
| Applikationsupplevelse | Expertis och fallstudier inom målapplikationer som flyg- och rymdindustrin, fordonsindustrin och medicinteknik |
| Designstöd | Möjlighet att konstruera och optimera delar för AM-tillverkningsbarhet |
| Ledande tidningar | Förmåga att leverera prov- och produktionsdelar inom fastställda tidsramar |
| Förberedelse av filer | Acceptera standardformat för CAD- och polygonfiler vid konstruktionsanalys |
| Tjänster efter byggnation | Rengöring, värmebehandling, ytbehandling, beläggningstjänster |
| Ytterligare tjänster | Inspektion, snabb prototyptillverkning, bryggverktyg, gjutning, formning |
| Prissättning | Konkurrenskraftig och skalbar prissättning för olika byggvolymer |
| Plats | Närhet för logistik och kommunikation i leveranskedjan |
Genom att välja en tjänsteleverantör med kompletta funktioner från design till efterbearbetning kan du säkerställa högkvalitativa resultat. Genom att kontrollera fallstudier och besöka anläggningar kan du verifiera erfarenheten.
Vanliga frågor
Q: Vilka material kan 3D-printas med SLM-teknik?
S: SLM kan bearbeta en rad olika reaktiva metaller som rostfritt stål, verktygsstål, titanlegeringar, nickel-superlegeringar, aluminiumlegeringar och koboltkrom. De mest populära SLM-materialen är titan Ti6Al4V och aluminium AlSi10Mg.
F: Hur exakt är SLM 3D-utskrift?
A: SLM producerar vanligtvis noggrannhet runt 0,1-0,2 mm. Även om det är lägre än toleransen för CNC-bearbetning kan efterbearbetning som bearbetning och polering förbättra noggrannheten. Feature-storlekar under 0,3 mm rekommenderas inte.
Q: Vilka branscher använder SLM additiv tillverkning?
S: Flyg-, medicin-, dental-, fordons- och industrisektorerna är stora användare av SLM-teknik idag tack vare fördelar som lättvikt, konsolidering av delar, massanpassning och snabba leveranstider.
F: Vilken efterbearbetning krävs efter SLM-utskrift?
S: Vanlig bearbetning efter tryckning inkluderar borttagning av stöd, spänningsavlastande värmebehandling, varm isostatisk pressning (HIP), CNC-bearbetning, polering och beläggning. Kraven beror på applikation, material och ytbehandlingsbehov.
F: Hur dyrt är SLM 3D-utskrift av metall?
S: Industriella SLM-system varierar från $100.000 till över $1 miljon beroende på byggvolym, lasereffekt och funktioner. Materialkostnaderna för metallpulver kan vara 2 till 5 gånger högre än kostnaden för råmaterial. Men de totala kostnaderna sjunker.
Q: Kan SLM skriva ut överhäng och komplexa former?
S: Ja, SLM kan skriva ut geometrier som överhäng, gitter och tunna väggar genom att använda stödstrukturer. Noggrann orientering krävs för att undvika deformation och balansera stödkraven.
Q: Vilken programvara används för SLM-utskrifter?
S: SLM-skrivare levereras med egenutvecklad programvara för utskrift. Ytterligare programvara används för design, filreparation, simulering, byggförberedelse, nestning, bygghantering och kvalitetshantering.
Q: Hur lång tid tar det att 3D-printa en detalj med SLM?
S: Utskriftstiderna varierar från timmar till dagar beroende på detaljstorlek, geometrisk komplexitet och utskriftsparametrar. För metalldelar arbetar SLM-skrivare vanligtvis med en bygghastighet på mellan 5 och 100 cc/timme. Större delar tar längre tid.
F: Producerar SLM säkra och funktionella metalldelar för slutanvändning?
S: Ja, med rätt design och bearbetning kan SLM producera helt täta metalldelar som uppfyller eller överträffar materialegenskaperna hos traditionellt tillverkade delar för funktionell slutanvändning i krävande applikationer.
Dela på
MET3DP Technology Co, LTD är en ledande leverantör av lösningar för additiv tillverkning med huvudkontor i Qingdao, Kina. Vårt företag är specialiserat på 3D-utskriftsutrustning och högpresterande metallpulver för industriella tillämpningar.
Förfrågan för att få bästa pris och anpassad lösning för ditt företag!
Relaterade artiklar
Om Met3DP
Senaste uppdateringen
Vår produkt
KONTAKTA OSS
Har du några frågor? Skicka oss meddelande nu! Vi kommer att betjäna din begäran med ett helt team efter att ha fått ditt meddelande.
Metallpulver för 3D-printing och additiv tillverkning
FÖRETAG
PRODUKT
cONTACT INFO
- Qingdao City, Shandong, Kina
- [email protected]
- [email protected]
- +86 19116340731