Seçici Lazer Eritme Tozu: Eksiksiz Bir Kılavuz

Seçici lazer eritme (SLM) bir eklemeli üretim veya metalik tozu katman katman katı bir parça haline getirmek için lazer kullanan 3D baskı tekniği. Nihai parçanın özellikleri, kullanılan metalik tozun özelliklerine göre belirlenir. Bu makale SLM tozlarının bileşimi, özellikleri, uygulamaları, teknik özellikleri, fiyatlandırması, artıları ve eksileri ve daha fazlasını kapsayan kapsamlı bir genel bakış sunmaktadır.

Seçici Lazer Eritme Tozuna Genel Bakış

SLM tozu olarak da bilinen seçici lazer eritme tozu, SLM katkılı üretim sürecinde kullanılan hammaddedir. SLM, toz halindeki metal alaşımlarını eritip kaynaştırarak tamamen yoğun 3D parçalara dönüştürmek için yüksek güçlü bir lazer kullanır.

SLM tozları genellikle 15 ila 45 mikron arasında değişen boyutlarda ince metalik tozlardır. En yaygın SLM tozları alüminyum, titanyum, nikel, kobalt ve paslanmaz çelik bazlı alaşımlardır. Tozun bileşimi ve partikül boyutu dağılımı, seçici lazer eritme ile basılan parçaların özelliklerini belirler.

Doğru SLM tozunu seçmek, istenen mekanik özelliklere, hassasiyete, yüzey kalitesine ve mikro yapıya sahip yüksek kaliteli parçalar üretmek için kritik öneme sahiptir. Bu kılavuz, farklı SLM tozu türleri, uygulamaları, özellikleri, fiyatları, artıları ve eksileri ve önde gelen küresel tedarikçiler hakkında ayrıntılı bilgi sağlar.

SLM Tozlarının Temel Özellikleri

• Hassas lazer eritme için 15 ila 45 mikron arasında değişen ultra ince toz boyutu
• Toz akışkanlığı için küresel morfoloji
• Kusurları en aza indirmek için kimyasal olarak saf bileşim
• Kontrollü partikül boyutu dağılımı ayrışmayı önler
• İnert gaz atomize üretim yöntemi
• Özellikleri geliştirmek için alaşım ilaveleri
• Akış ve erimeyi iyileştirmek için özel kaplamalar içerebilir

Tablo 1: Seçici Lazer Ergitme Tozu Türleri

SLM Tozlarının Bileşimi

SLM tozları, gaz atomizasyonu kullanılarak çeşitli alaşımlardan yapılan küresel metalik tozlardır. Bileşim, basılı parçaların malzeme özelliklerini belirler.

Tablo 2: Yaygın SLM Toz Alaşımlarının Bileşimi

SLM tozlarındaki başlıca alaşım elementleri şunlardır:

• Alüminyum - Erime noktasını düşürür, termal iletkenliği artırır
• Silikon - Akışkanlığı ve kaynaklanabilirliği artırır
• Magnezyum - Güçlendirici madde
• Titanyum - Biyouyumlu, yüksek mukavemetli
• Alüminyum - Titanyum alaşımlarında alfa ve beta stabilizatörü
• Vanadyum - Titanyum alaşımlarında beta stabilizatörü
• Nikel - Korozyon direnci, süneklik
• Krom - Oksidasyon ve korozyon direnci
• Demir - Süper alaşımlarda mukavemete katkıda bulunur
• Niyobyum - Süper alaşımlarda güçlendirici element
• Molibden - Süper alaşımlarda katı çözelti güçlendirmesi
• Kobalt - Yüksek sıcaklık dayanımını artırır

SLM baskılı bileşenlerdeki kusurları azaltmak için eser safsızlıklar en aza indirilir.

SLM Tozlarının Özellikleri

SLM tozlarının özellikleri, 3D baskılı parçaların özelliklerini doğrudan etkiler. İstenen özellikler arasında iyi akışkanlık, yüksek saflık ve optimize edilmiş partikül boyutu dağılımı yer alır.

Tablo 3: SLM Tozlarının Temel Özellikleri

Ayrıca SLM tozları, ayrışma sorunlarını önlemek için dar bir aralıkta optimize edilmiş partikül boyutu dağılımına sahiptir. SLM için kullanılan tozların çoğu 10 ila 20 mikron arasında D10 ve D90 değerlerine sahiptir.

Toz yatağı yoğunluğu, akışkanlık, yayılma ve geri dönüştürülebilirlik gibi SLM toz özellikleri, basılı parçaların kalitesini belirler. Tozlar bu faktörleri dengeleyecek şekilde tasarlanır.

SLM Tozlarının Uygulamaları

SLM tozları, çeşitli sektörlerde fonksiyonel metal parçaların basılmasında kullanılır:

Tablo 4: Seçici Lazer Ergitme Tozlarının Uygulamaları

Parça üretimi için SLM'nin başlıca avantajları şunlardır:

• Döküm veya talaşlı imalat ile mümkün olmayan karmaşık geometriler oluşturma yeteneği
• Sabit takımlama olmadan talep üzerine özelleştirilmiş parçalar
• İşlev için tasarımları optimize ederek ağırlığı azaltma
• Montajların tek parçalar halinde birleştirilmesi
• Tasarımdan parçaya hızlı geri dönüş süresi

SLM, endüstriler genelinde son kullanım metal bileşenlerinin düşük ila orta hacimli üretimi için uygundur.

SLM Tozlarının Özellikleri

SLM tozları bileşim, parçacık boyutu dağılımı, morfoloji, akış özellikleri, görünür yoğunluk, kirlilik seviyeleri ve mikro yapı açısından katı spesifikasyonları karşılamalıdır.

Tablo 5: Seçici Lazer Ergitme Tozları için Tipik Özellikler

Önde gelen SLM toz tedarikçileri, müşterilere teslim edilmeden önce her toz partisi için bu parametrelerin karşılandığından emin olmak için şirket içi toz karakterizasyon tesislerine sahiptir.

Seçici Lazer Ergitme Tozlarının Fiyatlandırılması

SLM tozlarının maliyeti alaşım bileşimine, kaliteye, tedarikçiye, satın alma miktarına ve coğrafi bölgeye bağlıdır. Bazı tipik toz fiyatları aşağıda gösterilmiştir:

Tablo 6: Popüler SLM Toz Alaşımları için Gösterge Fiyat Aralıkları

Fiyatlar titanyum gibi reaktif alaşımlar için en yüksek, alüminyum ve paslanmaz çelik gibi emtia alaşımları için en düşüktür. Havacılık ve uzay kaliteleri geleneksel alaşımlardan daha pahalıdır. SLM toz tedarikçilerinden toplu alım indirimleri mevcuttur.

Genel olarak, malzeme maliyeti metal AM için toplam parça maliyetinin 15-30%'sini oluşturmaktadır. Tozun kendisi bu malzeme maliyetinin büyük bir kısmını oluşturmaktadır. Eritilmemiş tozun yeniden kullanımını optimize etmek ortalama parça maliyetini düşürmeye yardımcı olur.

SLM Tozlarının Önde Gelen Tedarikçileri

Birçok şirket, SLM katkılı üretim için özel olarak tasarlanmış gaz atomize metalik tozlar sunmaktadır. Bazı önde gelen küresel tedarikçiler şunlardır:

Tablo 7: Seçici Lazer Ergitme Tozlarının Başlıca Tedarikçileri

Bu şirketler, SLM tozlarının yüksek kaliteli parçaların 3D baskısına yönelik katı gereklilikleri karşılamasını sağlamak için atomizasyon teknolojisine ve gelişmiş karakterizasyona yatırım yapmıştır. SLM için özel olarak tasarlanmış çok çeşitli malzeme seçenekleri sunarlar.

SLM Tozlarının Artıları ve Eksileri

Tablo 8: Seçici Lazer Ergitme Tozlarının Avantajları ve Sınırlamaları

Artıları

• SLM tozlarının ince 15-45 mikron boyutu, çok yüksek çözünürlük ve küçük özelliklerin basılmasına olanak tanır.
• Küresel partikül şekli ve iyi akışkanlık, baskı sırasında toz toplanmasını ve besleme sorunlarını önler.
• Yüksek kimyasal saflık, basılı parçalardaki inklüzyonlar ve boşluklar gibi kusurları en aza indirir.
• Partikül boyutu dağılımı, ayrışmayı önlemek ve homojen erimeyi sağlamak için optimize edilmiştir.
• Uzman tedarikçiler, SLM uygulamaları için uyarlanmış bileşimlere sahip özel alaşımlar tasarlamaktadır.
• İnert gaz atomizasyonu toz oksidasyonunu önler.

Eksiler

• Geleneksel üretim yöntemlerine kıyasla SLM için daha az sayıda belirlenmiş alaşım vardır.
• Titanyum gibi reaktif alaşımlar, kontaminasyonu önlemek için özel işlem gerektirir ve bu da maliyeti artırır.
• İnce tozlar olarak SLM malzemeleri depolama ve taşıma sırasında nem emilimine karşı hassastır.
• Metal tozları, güvenlik önlemleri gerektiren toz patlamaları ve sağlık tehlikeleri gibi riskler oluşturur.
• SLM alaşımları, özel üretim süreci nedeniyle standart toz kalitelerinden önemli ölçüde daha maliyetlidir.
• Bazı alaşımların çok az sayıda tedarikçisi olması bulunabilirliği ve malzeme kalitesini sınırlamaktadır.
• Eritilmemiş toz basitçe atılamaz ve sürdürülebilirlik ve maliyet faktörleri nedeniyle yeniden kullanılmalıdır.

SLM Tozu Nasıl Seçilir

Bir uygulama için optimum SLM tozunun seçilmesi, aşağıdaki gibi faktörlerin dikkate alınmasını gerektirir:

• Parça işlevi - Mekanik gereksinimler, gerilimler, çalışma koşulları
• Alaşım özellikleri - Mukavemet, sertlik, süneklik, ısı direnci
• İşlem sonrası ihtiyaçlar - Isıl işlem yanıtı, işlenebilirlik
• Süreç faktörleri - Toz yatağı yoğunluğu, lazer emilimi, akışkanlık
• Maliyetle ilgili hususlar - Malzeme fiyatı, ekipman etkileri

Parça işlevi öncelikle alaşım seçimini yönlendirir. Yüksek gerilimli kritik parçalar, maksimum yoğunluk ve mekanik özelliklere ulaşabilen tozlar gerektirir. Daha az kritik prototipleme uygulamaları daha fazla esnekliğe izin verir.

Baskı hızı, elde edilebilir doğruluk ve yüzey kalitesi gibi proses faktörleri de toza bağlıdır. Aday malzemelerin gerçek yazıcılarda kıyaslanması en iyi eşleşmeyi belirler.

Maliyet önemli bir rol oynar. Havacılık ve uzay uygulamalarına yönelik yüksek performanslı alaşımlar geleneksel kalitelere göre çok daha pahalıdır. Benzersiz alaşımlar sadece tek bir tedarikçiden temin edilebilir.

Uygulama gereksinimlerinin malzeme kabiliyetleri ve maliyetlerine göre kapsamlı bir şekilde değerlendirilmesi, optimum SLM toz seçimine yol açar.

SLM Tozu Nasıl Saklanmalı ve Kullanılmalı

SLM tozlarının dikkatli bir şekilde taşınması ve depolanması, malzemenin bozulmasını önlemek ve yüksek kalitede basılmış parçalar sağlamak için çok önemlidir:

• Açılmamış kapları güneş ışığı ve nemden uzak, serin ve kuru bir yerde saklayın. Aşırı ısıdan kaçının.
• Oksidasyonu önlemek için toz kaplarını sadece oksijen seviyesi 10 ppm'in altında olan inert bir eldiven kutusunda açın.
• Statik birikimi önlemek için tozları uygun topraklama kullanarak bir eldiven kutusunda aktarın. Nitril eldiven kullanın.
• Depolama sırasında kapları sıkıca kapatın. Plastik poşet değil, sadece orijinal kapları kullanın.
• Büyük hacimler için tozu entegre inert gaz sistemli makinelerde depolayın.
• Tekrar kullanmadan önce, topaklanmaları parçalamak ve kirleticileri gidermek için tozu önerilen gözenek boyutlarından eleyin.
• Gerekirse nem seviyelerini düşürmek için toz kurutma fırınları ve vakumlu termal gaz gidericiler kullanın.
• Kullanılmış tozu atarken, havadaki toz tehlikesini önlemek için suyla ıslatın ve tehlikeli atık olarak bertaraf edin.
• İnce metalik tozların taşınması için KKD ve patlamanın önlenmesi dahil tüm güvenlik önlemlerine uyun.

Doğru toz yönetimi, baskı çalışmaları arasında tutarlılığı korur ve 80-90%'ye kadar eritilmemiş tozun yeniden kullanılmasına olanak tanır. Bu, hammadde maliyetlerini en aza indirirken verimi en üst düzeye çıkarır.

Seçici Lazer Eritme Tozu SSS

S: SLM tozları için tipik partikül boyutu aralığı nedir?

C: Çoğu SLM tozunun boyutu 15-45 mikron arasındadır ve partiküllerin çoğunluğu 20-35 mikron aralığındadır. Daha ince tozlar çözünürlüğü artırırken, daha büyük boyutlar ayrıntı ve doğruluğa zarar verir.

S: SLM tozları nasıl üretiliyor?

C: SLM tozları, erimiş alaşım akışının küresel partiküller halinde katılaşan damlacıklara bölündüğü inert gaz atomizasyonu ile yapılır. Bu, tozun oksidasyonunu önler.

S: Tozun "görünür yoğunluğu" ve "musluk yoğunluğu" ile ne kastedilmektedir?

C: Görünür yoğunluk, normal koşullar altında ölçülen yığın yoğunluğudur. Vuruş yoğunluğu, sıkıştırmak için bir toz numunesine mekanik olarak vurulduktan sonra elde edilen artan yoğunluktur. Daha yüksek yoğunluklar toz yatağı özelliklerini iyileştirir.

S: SLM tozları için akış özellikleri neden önemlidir?

C: İyi toz akışı ve yayılabilirliği, tutarlı erime için düzgün katmanlar sağlar ve topaklanma sorunlarını önler. Küresel partiküller, düzensiz şekillere kıyasla akışı artırır.

S: SLM tozları baskıdan sonra nasıl yeniden kullanılıyor?

C: Eritilmemiş toz, aglomeraları kırmak için elenir, nemi düşürmek için vakumla kurutulur ve yeniden kullanılmadan önce taze tozla karıştırılır. Bu, 80%'nin üzerinde geri dönüşüm oranları sağlar.

S: SLM tozlarını kullanırken hangi güvenlik önlemleri gereklidir?

C: Metalik tozlar patlama, yangın ve sağlık tehlikeleri oluşturur. Uygun KKD, yeterli havalandırma, uygun topraklama ve inert gaz eldiven kutuları kullanın. Tozu asla açık havaya dökmeyin.