förståelse SLM-tillverkning

slm tillverkning är en additiv tillverkningsprocess med pulverbäddsfusion som används inom många olika branscher. Den här guiden ger en heltäckande bild av SLM - hur det fungerar, material, tillämpningar, fördelar/nackdelar, systemleverantörer och mycket mer.

Översikt över selektiv lasersmältning (SLM)

slm-tillverkning är en additiv tillverkningsprocess som använder en laser för att selektivt smälta metallpulver lager för lager för att bygga upp helt täta delar. Viktiga attribut:

• Använder 3D CAD-data för att styra lasersmältning av pulverlager
• Uppnår nästan full densitet i de flesta legeringar (>99%)
• Möjliggör komplexa geometrier som inte är möjliga med gjutning/maskinbearbetning
• Vanliga material är rostfritt stål, titan, aluminium, nickellegeringar
• Typisk skikttjocklek 20-100 mikrometer

slm-tillverkning ger designfrihet och mekaniska egenskaper som överträffar traditionell tillverkning.

Hur slm tillverkning Verk

SLM använder en högeffektslaser för att smälta fint metallpulver i exakta mönster:

• CAD-modellen skärs digitalt i tunna tvärsnittsskikt
• Pulverskiktet är jämnt fördelat över byggplattformen
• Laser smälter pulver baserat på varje skiva och smälter samman partiklarna
• Plattformen sänks, nytt lager appliceras och processen upprepas
• Helt täta delar byggs upp additivt lager för lager

En skyddande inertgasatmosfär förhindrar oxidation under byggnationen.

Material för SLM

Många metallpulver kan användas för SLM, t.ex:

SLM Metalliska material

• Rostfritt stål (316L, 17-4PH, 15-5PH)
• Verktygsstål (H13, M2)
• Titan (Ti-6Al-4V)
• Aluminium (AlSi10Mg)
• Kobolt-krom (CoCr)
• Nickellegeringar (Inconel 625, 718)
• Kopparlegeringar
• Ädelmetaller

Pulverstorleken varierar normalt från 15-45 mikrometer. Vissa legeringar kräver specialparametrar för att kunna skrivas ut framgångsrikt.

Tillämpningar av SLM-delar

Slm-tillverkning gör det möjligt att konsolidera enheter till komponenter i ett stycke utan montering. Vanliga användningsområden inkluderar:

Tillämpningar för SLM-delar

• Flyg- och rymdindustrin - lättviktsstrukturer, turbiner, konsoler
• Medicinska - implantat, proteser, kirurgiska instrument
• Fordon - lättviktskomponenter, specialkonstruktioner
• Verktyg - formsprutningsformar med konform kylning
• Energi - komplexa olje-/gasventiler, värmeväxlare
• Försvar - specialtillverkade delar till drönare/robotik som behöver styrka

SLM möjliggör optimerade konstruktioner med lägre vikt och kortare ledtider jämfört med traditionell tillverkning.

Fördelar med additiv tillverkning med SLM

Viktiga fördelar som gör SLM attraktivt:

• Möjlighet till komplexa geometrier och mikrostrukturer
• Helt täta och isotropiska materialegenskaper
• Mindre avfall - använd bara det material som behövs
• Viktminskning genom konsolidering av enheter
• Snabb handläggningstid för designupprepningar
• Inget behov av specialverktyg som gjut- eller smidesformar
• Kundanpassade legeringar och graderade material är möjliga

slm-tillverkning ger nästan obegränsad frihet att tillverka förbättrade komponenter som annars inte skulle vara möjliga.

Begränsningar i slm-tillverkning

SLM har dock vissa nackdelar jämfört med konventionell tillverkning:

• Högre komponentkostnad för små produktionsvolymer
• Begränsad storlek baserad på byggkammarens mått (förbättras med tiden)
• Begränsat materialval jämfört med gjutna eller smidda legeringar
• Efterbearbetning som ytbehandling krävs ofta
• Speciell hantering av reaktiva pulver som titan och aluminium
• Möjliga defekter som kräver inspektionsmetoder för att identifiera
• anisotropiska egenskaper i vissa material och konstruktioner

Utmaningarna mildras genom fortlöpande tekniska framsteg.

Leverantörer av SLM-system

Bland de större tillverkarna av SLM-utrustning kan nämnas

Anmärkningsvärda leverantörer av SLM-system

• EOS
• 3D-system
• GE Additiv
• Trumpf
• Renishaw
• DMG Mori
• Sisma
• Mazak
• AMCM

Många erbjuder nyckelfärdiga system samt utrustning för pulverhantering och efterbearbetning.

Kostnadsanalys av slm tillverkning Produktion

Liksom de flesta AM-processer har SLM höga initiala kostnader men låga kostnader per detalj vid volym:

• SLM-systemkostnad ~$500.000 till $1M+
• Bygghastighet ~5-20 cm3/timme (~10-50g/timme)
• Arbetstid ~5-10 timmar inklusive efterbearbetning
• Materialkostnad ~$50-200/kg
• Total delkostnad kan vara $500 till $5000+.

De högsta kostnaderna är arbete, systeminvesteringar och material. Konkurrenskraftig för små/medelstora volymer.

SLM jämfört med gjutning och bearbetning av metall

Varje process har fördelar som är anpassade till specifika applikationer, produktionsvolymer och mål.

VANLIGA FRÅGOR

Vilka material kan 3D-printas med SLM?

De vanligaste SLM-materialen är legeringar av rostfritt stål, titan, aluminium, kobolt-krom, nickel, koppar och ädelmetaller. Olika verktygsstål och superlegeringar är också möjliga.

Vilken är den typiska noggrannheten för SLM-detaljer?

SLM kan producera detaljer med en noggrannhet på cirka +/- 0,005 in/in beroende på faktorer som skikttjocklek, scanningsstrategi, geometri och efterbearbetning. Kritiska ytor kan behöva bearbetas.

Vilka typer av efterbearbetning krävs för SLM-detaljer?

Typisk SLM-efterbearbetning omfattar borttagning av stöd, avspänning, ytpolering/linjering, het isostatisk pressning för att eliminera inre hålrum samt värmebehandling vid behov.

Kan SLM tillverka funktionsgraderade material?

Ja, SLM kan tillverka komplexa graderade strukturer genom att på ett intelligent sätt variera råmaterialets sammansättning och mikrostruktur på olika ställen i tillverkningen.

Är SLM lämpligt för masstillverkning?

För närvarande är SLM mest tillämpbart för små till medelstora produktionsvolymer på upp till tusentals detaljer där fördelarna med designflexibilitet och kundanpassade egenskaper motiverar kostnaderna.

SLM möjliggör banbrytande prestandaförbättringar med hjälp av additiv teknik. I takt med att tekniken mognar kommer kostnaderna att bli mer konkurrenskraftiga.

Slutsats

Selektiv lasersmältning har revolutionerat tillverkningen i olika branscher genom att möjliggöra komplexa optimerade geometrier som tidigare var omöjliga. SLM bygger täta funktionella metallkomponenter från 3D-modelldata genom att smälta pulverlager med en fokuserad laser. Även om kostnaderna fortfarande är högre för lägre volymer, ger SLM oöverträffad frihet att tänka nytt kring komponentdesign för ökad prestanda. Materialen utökas kontinuerligt från metaller som titan, aluminium, stål, nickel och koboltlegeringar. I takt med att tekniken utvecklas kommer SLM att bli gångbart för produktion av större volymer och komplettera konventionell tillverkning där det ger fördelar. SLM fortsätter att öppna nya möjligheter för konstruktörer och ingenjörer.

få veta mer om 3D-utskriftsprocesser