Аддитивное производство оказалось особенно полезным при производстве металлических деталей. В этой статье будет рассмотрен один из наиболее универсальных вариантов, известный как селективная лазерная плавка (SLM).
SLM 3D-печать металлом раскрывает обширные возможности для современных производств, предоставляя возможность создания изделий с высокой степенью точности и плотности. Мы объясним, что такое SLM 3D, как это работает, его преимущества и ограничения, а также наиболее распространенные области применения.
Что такое 3D-печать SLM?
В SLM мощный лазер выборочно расплавляет металлический порошок в деталь в процессе послойного расплавления. SLM отличается от аналогичных методов плавления в порошковом слое, таких как селективное лазерное спекание (SLS) и прямое лазерное спекание металла (DMLS), тем, что он полностью расплавляет металл, а не спекает его.
В качестве наиболее часто используемых материалов следует выделить порошковые металлы и сплавы, такие как нержавеющая и инструментальная сталь, сплавы на основе кобальта и хрома, титан, алюминий, золото и другие.
Технология SLM
Сначала 3D-модель должна быть преобразована в формат, совместимый с SLM-принтером (обычно в файл .STL). Затем модель разрезается на слои с помощью программного обеспечения для нарезки, где каждое поперечное сечение модели представляет слои, которые будут напечатаны 3D-принтером SLM.
После загрузки модели 3D-принтер заполняется соответствующим металлическим порошком через бункер или автоматический картридж. Инертный газ (обычно аргон) закачивается в герметичную камеру сборки, чтобы защитить металл от окисления в присутствии мощного лазерного луча. Эти лазеры, как правило, представляют собой иттербиевые волоконные лазеры высокой мощности, которые нагреваются достаточно, чтобы расплавить порошковый металл, но при этом создают огромные перепады температур. Для учета этих различий закрытая камера нагревается, чтобы свести к минимуму разницу температур между порошком и лазером.
Процесс печати начинается, когда валик / устройство для повторного нанесения покрытия наносит тонкий слой порошка из источника питания на платформу сборки. Затем лазер фокусируется и направляется контролируемым рентгеновским сканирующим зеркалом, чтобы выборочно расплавить порошок в форме первого слоя. После того, как этот слой достаточно остынет, платформа перемещается вниз на 1 слой. Далее наносится еще один тонкий слой металлического порошка. Процесс повторяется до тех пор, пока печать всей модели не будет завершена.
Постпечатная обработка деталей
После печати деталь извлекается из платформы сборки и подвергается последующей обработке в соответствии с назначением детали. В отличие от других технологий 3D-печати на порошковом слое, SLM должна иметь широкие опорные конструкции для предотвращения деформации при небольших углах и выступах по мере остывания детали. Эти подставки также выполняют функцию теплоотвода, отводя тепло от места лазерного воздействия, чтобы предотвратить образование значительных дефектов. Опоры необходимо сначала снять с детали, прежде чем проводить какую-либо дополнительную обработку.
После удаления опоры необходимо выполнить множество операций по доведению детали до окончательного состояния, включая снятие напряжений, механическую обработку с использованием ЧПУ, термообработку, выравнивание/полировку и/или любые другие методы, обычно применяемые для металлических деталей. Эти этапы являются наиболее важной частью SLM и отвечают за отличные характеристики конечного продукта, хотя технически они выполняются после процесса SLM.
Технические характеристики SLM 3D-печати
Ниже приведены типичные характеристики 3D-принтеров SLM. Обращаем ваше внимание, что таблица не является исчерпывающей.
Совместимые материалы | Суперсплавы на основе никеля, медь, алюминий и алюминиевые сплавы, нержавеющая сталь, инструментальная сталь, кобальт-хром, титан, вольфрам, драгоценные металлы |
Точность размеров, мм | ±0,1 мм |
Типичный размер сборки, мм | 250х150х150 — 500х280х260 |
Общая толщина слоя, мкм | 20-50 |
Шероховатость поверхности, мкм | 6-10 |
Внутренняя пористость, % | менее 0,2-0,5 |
Скорость печати, включая финишную обработку, часов | 48-120 |
Поддержка | требуется |
Преимущества и недостатки SLM 3D-печати металлом
SLM представляет собой впечатляющую, но дорогую технологию 3D-печати. Она особенно эффективна для изготовления деталей из чистых металлов, поскольку при повышенных температурах порошки способны полностью сплачиваться в плотные детали. Изделия, созданные с помощью SLM, обладают прочностью, превосходящей большинство других металлических изделий, изготовленных с использованием 3D-печати, что делает данную технологию весьма востребованной в премиальном сегменте.
Основные преимущества SLM-печати
- Высокий уровень точности и детализации
- Ассортимент материалов в SLM широк, включая высокопрочные и специальные металлы
- Механические свойства продукции, созданной с помощью этого типа 3D-принтера, приближены к результатам литья
- Решает сложные производственные задачи, связанные с созданием изделий сложной геометрии
- Сокращает время проведения научно-исследовательских и экспериментально-конструкторских работ, обеспечивая формирование сложногабаритных деталей без применения оборудования
- Позволяет снизить вес изделий, благодаря конструированию объектов с внутренними полостями
- Технология SLM сокращает расход материалов и отходов в процессе производства
Недостатки SLM-печати
- Для SLM приемлемы только однокомпонентные металлы и специальные материалы с хорошими характеристиками текучести
- Детали SLM нуждаются в обширных опорных конструкциях, а для SLM необходим источник инертного газа
- Детали SLM после печати имеют шероховатую поверхность и требуют длительной последующей обработки
- SLM печать имеет ограничение по размеру деталей и является очень дорогой
Применение 3D-печати SLM
Области применения 3D-печати SLM набирает популярность как один из лучших методов 3D-печати металлов. А технология SLM становится все более доступной для производителей. Ниже приведен краткий список текущих применений SLM, но знайте, что этот список не является исчерпывающим:
SLM используется для изготовления:
- Аэрокосмические промышленные компоненты
- Детали двигателя
- Стоматологическое и медицинское инженерное оборудование (имплантаты, протезирование и т.д.)
- Компоненты, устойчивые к высокому давлению для машиностроения / химической промышленности
- Изготовленные на заказ детали для автомобильной промышленности
Заказать услугу 3D-печати методом SLM можно, написав нам на почту 3dp@3dprintspb.com или позвонив по телефону +7 (921) 098-07-11.