Katmanlı Üretim SLM

Seçici lazer eritme (SLM), metalik tozu tamamen yoğun bileşenlere kaynaştırmak için lazer kullanan bir metal katkılı üretim sürecidir. Bu kılavuz SLM teknolojisini, sistemlerini, malzemelerini, uygulamalarını, faydalarını ve SLM ile eklemeli üretim uygulanırken dikkat edilmesi gereken hususları incelemektedir.

Giriş Katmanlı Üretim SLM

Seçici lazer eritme (SLM), doğrudan CAD verilerinden tamamen yoğun 3B parçalar oluşturmak için metalik toz partiküllerini katman katman seçici olarak eritmek ve kaynaştırmak için yüksek güçlü bir lazer kullanan bir toz yatağı füzyon katkılı üretim tekniğidir.

SLM teknolojisinin temel özellikleri:

• Toz metalleri eritmek için odaklanmış lazer ışını kullanır
• Her katmanda yalnızca gereken yerlere malzeme ekler
• Döküm veya işleme ile elde edilemeyen karmaşık geometrilere izin verir
• Yüksek yoğunluklu, ağ şekline yakın metal bileşenler oluşturur
• Malzemeler arasında alüminyum, titanyum, paslanmaz çelik, alaşımlar
• Küçük ila orta ölçekli parça üretim hacimleri
• Karmaşık, düşük hacimli parçalar için ideal
• Kalıp veya kalıplar gibi sert takımlara olan ihtiyacı ortadan kaldırır
• Eksiltici yöntemlere kıyasla atıkları önemli ölçüde azaltır
• Hafif tasarımlara ve parça konsolidasyonuna olanak sağlar
• Mühendislik yapıları ile işlevsel iyileştirmelere izin verir

SLM, sahip olduğu yeteneklerle yenilikçi ürün tasarımı ve yalın üretim için oyunun kurallarını değiştiren faydalar sağlıyor. Ancak sürece hakim olmak için uzmanlık gerekir.

SLM Katmanlı Üretim Nasıl Çalışır?

SLM üretim süreci şunlardan oluşur:

1. Yapı plakası üzerine ince bir metal tozu tabakası yayma ve düzleştirme
2. Tozu eritmek için odaklanmış bir lazer ışınının seçici olarak taranması
3. Yapı platformunun indirilmesi ve katmanlama ve eritmenin tekrarlanması
4. Tamamlanan parçaların toz yatağından çıkarılması
5. Gerektiğinde parçaların son işlemden geçirilmesi - temizleme, ısıl işlem vb.

SLM ile yüksek kaliteli, yoğun metal parçalar elde etmek için lazerin, tarama desenlerinin, oda atmosferinin ve diğer parametrelerin hassas bir şekilde kontrol edilmesi kritik öneme sahiptir.

SLM sistemlerinde bir lazer jeneratörü, ışın dağıtım optiği, toz dağıtım sistemi, yapı odası, inert gaz işleme ve merkezi kontroller bulunur. Performans büyük ölçüde sistem mühendisliğine ve yapı parametrelerinin ayarlanmasına bağlıdır.

SLM Ekipman Üreticileri

SLM katkılı üretim sistemlerinin önde gelen küresel tedarikçileri arasında şunlar yer almaktadır:

Sistem seçimi yapı boyutu ihtiyaçlarına, malzemelere, kaliteye, maliyete ve servis desteğine bağlıdır. Seçenekleri doğru bir şekilde değerlendirmek için deneyimli bir SLM çözüm sağlayıcısı ile ortaklık kurulması önerilir.

SLM Süreç Özellikleri

SLM, çeşitli proses parametreleri arasındaki karmaşık etkileşimleri içerir. İşte temel özellikler:

Lazer - Güç, dalga boyu, mod, tarama hızı, kapak aralığı, strateji

Toz - Malzeme, partikül boyutu, şekil, besleme hızı, yoğunluk, akışkanlık, yeniden kullanım

Sıcaklık - Ön ısıtma, eritme, soğutma, termal gerilmeler

Atmosfer - İnert gaz tipi, oksijen içeriği, akış hızları

Yapı Plakası - Malzeme, sıcaklık, kaplama

Tarama Stratejisi - Tarama deseni, döndürme, kenarlık anahatları

Destekler - Minimize etme, arayüz, kaldırma

İşlem sonrası - Isıl işlem, HIP, işleme, son işlem

Bu parametreler arasındaki ilişkileri anlamak, optimize edilmiş mekanik özelliklere sahip hatasız parçalar elde etmek için gereklidir.

SLM Parça Tasarım Kılavuzları

Doğru parça tasarımı, başarılı SLM katkılı üretim için kritik öneme sahiptir:

• Geleneksel yöntemlere kıyasla AM ilkeleri göz önünde bulundurularak tasarım
• Ağırlığı ve malzeme kullanımını azaltmak, performansı artırmak için geometrileri optimize edin
• Kendinden destekli açılar kullanarak destek ihtiyacını en aza indirin
• Tasarımda arayüz bölgelerini desteklemeye izin verin
• Gerilmeleri azaltmak ve kusurları önlemek için parçaları yönlendirin
• Özelliklerdeki termal büzülme etkilerini hesaba katın
• Erimemiş tozun uzaklaştırılması için iç kanallar tasarlayın
• Çıkıntılarda veya ince kesitlerde olası çarpılmaları giderin
• Yapıldığı haliyle pürüzlülüğü hesaba katan yüzey kaplamaları tasarlayın
• Katman çizgilerinin yorulma performansı üzerindeki etkilerini göz önünde bulundurun
• Parçaları toz yatağından çıkarmak için sabitleme arayüzü tasarlama
• Sıkışmış sinterlenmemiş toz hacimlerini en aza indirin

Simülasyon yazılımı, baskıdan önce karmaşık SLM parçalarındaki gerilimleri ve deformasyonları değerlendirmeye yardımcı olur.

SLM Malzeme Seçenekleri

SLM teknolojisi ile bir dizi alaşım işlenebilir ve nihai malzeme özellikleri parametrelere bağlıdır:

Uyumlu alaşımların seçilmesi ve nitelikli yapı parametrelerinin ayarlanması, gerekli malzeme performansının elde edilmesi için çok önemlidir.

Temel SLM Uygulamaları

SLM, sektörler genelinde dönüştürücü yetenekler sağlar:

Geleneksel üretime kıyasla avantajları şunlardır:

• Kitlesel özelleştirme yeteneği
• Daha kısa geliştirme süresi
• Performans kazanımları için tasarım özgürlüğü
• Parça birleştirme ve hafifletme
• Aşırı malzeme kullanımının ortadan kaldırılması
• Tedarik zinciri konsolidasyonu

SLM parçalarını kritik uygulamalara uygularken mekanik performansın dikkatli bir şekilde doğrulanması gerekir.

Artıları ve Eksileri SLM Katmanlı Üretim

Avantajlar:

• Eklemeli süreç sayesinde tasarım özgürlüğü
• Artan maliyetler olmadan elde edilen karmaşıklık
• Kalıp veya kalıplar gibi sert takımlara olan ihtiyacı ortadan kaldırır
• Alt montajları tek bileşenler halinde birleştirir
• Organik, topoloji optimizasyonlu yapılardan hafifletme
• Özelleştirme ve düşük hacimli üretim
• Döküm/işlemeye kıyasla daha kısa geliştirme süresi
• İnce mikroyapılar sayesinde yüksek mukavemet/ağırlık oranı
• Eksiltici süreçlere kıyasla malzeme israfını büyük ölçüde en aza indirir
• Tam zamanında ve merkezi olmayan üretim
• Azaltılmış parça teslim süresi ve envanter

Sınırlamalar:

• Diğer metal AM süreçlerine göre daha küçük üretim hacimleri
• CNC işlemeye göre daha düşük hassasiyet ve yüzey kalitesi
• Döküm ile karşılaştırıldığında sınırlı sayıda nitelikli alaşım seçeneği
• Yapı parametrelerini optimize etmek için önemli ölçüde deneme-yanılma
• Katman katman birikimden kaynaklanan anizotropik malzeme özellikleri
• Artık gerilme ve çatlama kusurları potansiyeli
• Karmaşık iç geometrilerden toz çıkarma zorlukları
• Nihai özelliklere ulaşmak için genellikle son işlem gerekir
• Polimer 3D baskıya göre daha yüksek ekipman maliyeti
• Özel tesisler ve inert gaz kullanımı gereklidir

Uygun şekilde uygulandığında SLM, diğer yöntemlerle mümkün olmayan çığır açan bir performans sağlar.

SLM Katmanlı Üretimin Uygulanması

SLM teknolojisini benimserken atılacak temel adımlar şunlardır:

• İhtiyaçlara göre uygun uygulamaların belirlenmesi
• Seçilen tasarımlar için SLM fizibilitesinin onaylanması
• Titiz süreç yeterlilik protokollerinin geliştirilmesi
• Uygun SLM ekipmanına yatırım yapmak
• Metalik toz yatağı süreçlerinde uzmanlığın güvence altına alınması
• Sıkı malzeme kalite prosedürlerinin oluşturulması
• Parametre geliştirme ve optimizasyonunda uzmanlaşma
• Sağlam post-processing yöntemlerinin uygulanması
• Bitmiş bileşenlerin mekanik özelliklerinin kalifiye edilmesi

Düşük riskli uygulamalara odaklanan metodik bir tanıtım planı, SLM katkı maddesi özellikleri eklerken karşılaşılabilecek tuzakları en aza indirir. Deneyimli SLM hizmet büroları veya sistem OEM'leri ile ortaklık kurmak uzmanlığa erişim sağlar.

SLM Üretiminin Maliyet Analizi

SLM üretiminin ekonomisi şunları içerir:

• Yüksek makine ekipman maliyeti
• Yapı kurulumu, post-processing, kalite kontrol için işçilik
• Uygun metal tozu hammaddesinin malzeme maliyetleri
• Parça bitirme - işleme, delme, çapak alma vb.
• Genel giderler - tesisler, inert gaz, bakım
• İlk deneme-yanılma süreci geliştirme
• Maliyetler üretim deneyimi ve hacmi ile azalır
• 1-500 birim civarındaki hacimlerde ekonomik hale gelir
• Karmaşık geometriler için en yüksek maliyet avantajını sağlar

Kusurları önlemek için saygın tedarikçilerden nitelikli alaşımların seçilmesi önerilir. Bir hizmet sağlayıcı ile ortaklık kurmak, daha hızlı ve daha düşük riskli bir benimseme yolu sunar.

Diğer Süreçlerle Karşılaştırıldığında SLM

Her proses, uygulama gereksinimlerine, parti boyutuna, malzemelere ve performans ihtiyaçlarına bağlı olarak belirli avantajlar sunar.

SLM Katmanlı Üretim için Geleceğe Bakış

SLM önümüzdeki yıllarda önemli bir büyüme göstermeye hazırlanıyor:

• Daha fazla alaşım mevcudiyeti ile devam eden malzeme genişlemesi
• Endüstriyel ölçekte üretime olanak sağlayan daha büyük yapı hacimleri
• Geliştirilmiş yüzey kalitesi ve daha sıkı toleranslar
• Artan sistem güvenilirliği ve üretkenliği
• CNC işlemeyi entegre eden yeni hibrit sistemler
• Azalan maliyetler iş vakasının uygulanabilirliğini artırıyor
• Diğer optimizasyon algoritmaları ve simülasyon
• Otomatik destek kaldırma ve işlem sonrası
• Düzenlemeye tabi sektörler için nitelikli parçalarda büyüme
• Yüksek karmaşıklığa sahip tasarımların geliştirilmesine devam edilmesi

SLM, yeteneklerinin belirgin rekabet avantajı sağladığı genişleyen bir uygulama yelpazesi için ana akım haline gelecektir.

SSS

SLM teknolojisi ile hangi malzemeleri işleyebilirsiniz?

Titanyum, alüminyum, paslanmaz çelikler, takım çelikleri, nikel alaşımları ve kobalt krom yaygın olarak işlenir.

SLM ne kadar doğrudur?

Yaklaşık ±0,1-0,2%'lik doğruluk tipiktir ve minimum özellik çözünürlüğü ~100 mikrondur.

SLM sistemlerinin maliyeti nedir?

SLM ekipmanı boyut, yetenek ve seçeneklere bağlı olarak $300,000 ile $1,000,000+ arasında değişmektedir.

Ne tür son işlemler gereklidir?

Isıl işlem, HIP, yüzey bitirme ve/veya işleme kullanılabilir. Desteğin kaldırılması da gereklidir.

SLM katkılı üretim hangi sektörlerde kullanılıyor?

Havacılık, tıp, otomotiv, sanayi ve savunma sektörleri SLM'yi erken benimseyen sektörlerdir.

SLM hangi malzemeler için iyi çalışmaz?

Bakır veya altın gibi yüksek yansıtıcı metaller hala zorludur. Bazı alaşımlar için malzeme özellikleri hala ortaya çıkmaktadır.

Hangi yüzey kaplamaları elde edilebilir?

As-built SLM yüzey pürüzlülüğü 5-15 mikron Ra arasında değişmektedir. Son işlem bunu daha da iyileştirebilir.

SLM ile ne kadar büyüklükte parçalar üretebilirsiniz?

Standart yapı hacimleri 500mm x 500mm x 500mm'ye kadar değişir. Daha büyük makineler daha büyük bileşenleri barındırır.

SLM son kullanım üretim parçaları için uygun mu?

Evet, SLM havacılık ve tıp endüstrilerindeki örnekleriyle nihai üretim bileşenleri için giderek daha fazla kullanılıyor.

daha fazla 3D baskı süreci öğrenin