Все о 3D–печати металлом по технологии SLM. Подробное руководство

Лазерно-селективное плавление (SLM) является наиболее распространенным на сегодняшний день. технологией 3D-печати металлами На него приходится более 80% рынка металлических 3D-принтеров. В этой статье описано, как он работает эта технология его преимущества и недостатки по сравнению с традиционными методами производства металла.

Существует еще один термин для печати по технологии SLM. В дополнение к SLM существует лазерный камин прямого плавления металла (DMLS), лазер прямого расплава металла (DMLM), лазерное сплавление металла (LMF), лазерное осаждение и лазерное сплавление пыли (LPBF) и т.д. Эти различные термины вызывают вопрос: в чем разница между ними? Вы с удивлением обнаружите, что никакой разницы нет.

Что такое SLM?

Чтобы полностью понять, что это такое, стоит вспомнить один из самых распространенных видов лазерного пожаротушения. технологии Один из его изобретателей — Вильгельм Майнерс.

Всего 20 лет назад Майнерс и его коллеги Курт Виссенбах и Андрес Гассер создали в патенте эту технологию в Институте Фраунгофера в Германии.

По словам Майнерса, официальное название технологии — ‘Сплавление в пылевых слоях с помощью лазеров’ или LPBF.

‘Различные названия процесса LPBF объясняются историческими причинами’, — говорит он. Изначально каждый производитель оборудования придумал свое собственное название, же технологии и сохранили его до сих пор. же технологии .

Например, немецкий производитель 3D-принтеров EOS изобрел термин DMLS. металла И до сих пор его использует. Это не совсем точное название, поскольку металлическая пыль не плавится и не агломерируется, но, очевидно, это различие было упущено при переводе.

Самый популярный термин, SLM, является брендом производителя принтеров SLM Solutions. Концептуальный лазер называется процессом «лазерного кьюзинга», но после того, как GE Additive приобрела компанию в 2016 году, название было изменено на DMLM ‘Direct Metal Laser Melting’. металла (Производители принтеров Trumpf предпочитают использовать термин ‘лазерное плавление металла’.) металла ), в то время как 3D-системы используют термин «прямая печать металлом». на металле ).

В этой статье приводится аргумент в пользу SLM как наиболее распространенного названия.

Несмотря на запутанную терминологию, SLM является одним из самых интересных технологий 3D-печать. Используется во многих отраслях промышленности для быстрого создания прототипов, производства специальных компонентов и массового производства из богатого ассортимента. металлов .

Как работает SLM?

3D-принтеры SLM используют мощные лазеры для отбора расплавленной металлической пыли. Расплавленные элементы слой за слоем сплавляются в молекулярную матрицу, пока не образуется однородная модель.

Могут использоваться чистые металлические материалы или сплавы. Наиболее распространенными материалами для селективного сплавления являются

— Нержавеющая сталь и инструментальная сталь.

Родственные, а также аналогичные рабочие. технологии Селективное лазерное плавление (SLS) для пластмасс, здесь возможна печать без поддержки. Спрессованная пыль на печатной платформе поддерживает модель во время процесса печати.

Однако высокие перепады температуры могут создавать давление между расплавленной областью и окружающей пылью, что может привести к деформации и искривлению. Поэтому часто требуются кронштейны для направления тепла в сторону от критических областей и для защиты платформы на платформе. Общим правилом является поддержка выступов или полых структур под углом 0-45 градусов.

3D SLM-принтеры используют металлическое сырье в виде пыли. Принтер заталкивает пыль в камеру. В камере специальное лезвие (похожее на стеклоочиститель) или цилиндр размазывает ее тонким слоем по печатной платформе.

Затем мощный лазер расплавляет двухмерный срез компонента в процессе селективного плавления порошка материала. Платформа опускается на высоту одного слоя, и цилиндр наносит на поверхность еще один слой свежего порошка. Принтер повторяет эти действия до тех пор, пока не будет готов конечный аксессуар.

Некоторые принтеры оснащены двунаправленным цилиндром, который выталкивает пыль на матрас, движется в обоих направлениях и может ускорить пыль на 40% Еще один способ, которым производители SLM-принтеров ускоряют печать, — это использование более мощных или нескольких лазеров.

Маленькие, компактные SLM-принтеры имеют один лазер мощностью 30 Вт. По мере увеличения размера устройства увеличивается мощность лазера или количество лазеров на одну матку. Например, Addup Formup 350 имеет четыре лазера мощностью 500 Вт, а SLM-решение NXG XII 600 использует в общей сложности 12 лазеров (по 1000 Вт каждый).

В зависимости от области применения при выборе SLM 3D-принтера следует учитывать мощность лазера, диаметр лазерного луча, скорость сканирования, возможную толщину слоя (20-120 мкм), стратегии охлаждения компонентов и другие характеристики, которые различаются у разных марок и моделей.

Процесс SLM-печати происходит в контролируемой атмосфере внутри устройства. Это означает, что камера заполнена инертным газом (азотом или аргоном).

После того как изделие напечатано, его можно извлечь из принтера после охлаждения. Крупным деталям может потребоваться более одного часа для охлаждения, прежде чем можно будет приступить к обработке.

Нерасплавленный металлический порошок извлекается и повторно используется для дальнейшей печати. Напечатанные детали обычно отделяются от платформы путем механической обработки или травления проволокой.

Если на детали напечатаны опорные пластины, их необходимо удалить; это может быть сложным и трудоемким процессом, поскольку в принтерах SLM не используются специальные опорные материалы.

Поверхность конечной детали после печати неровная, поэтому в зависимости от цели может потребоваться постобработка для получения гладкой, блестящей модели. Может потребоваться постобработка, например, создание выступов или отверстий.

Плюсы и минусы 3D-печати по технологии SLM

SLM, как и другие технология Плюсы и минусы, как и у всего остального.

Широкий ассортимент доступных изделий металлов
Возможность реализации сложных форм и дизайна интерьера. Возможность печати без поддержки.
Сокращение общего времени обработки заказа Не требуется обработка
Интеграция деталей позволяет операторам предварительно моделировать несколько деталей в виде одного отпечатка
Сокращение отходов благодаря аддитивному производству и переработке пыли
Возможность сокращения складских запасов за счет быстрого производства, если это необходимо
Возможность массового производства деталей на заказ

Высокая стоимость. Все SLM 3D-принтеры стоят десятки тысяч долларов.
Стоимость одной детали может быть намного выше по сравнению с традиционными методами производства.
Детали могут потребовать постобработки, такой как удаление пыли, удаление опор и полировка поверхности
В настоящее время высота моделей ограничена 1 метром
Лазеры потребляют много энергии

SLM в сравнении с традиционным производством

Один из наиболее часто задаваемых вопросов о 3D-печати металлом При этом прочность и долговечность компонентов сравнимы с традиционными методами производства металлов.

Ник Эсток, менеджер по продукции компании Addup, французского производителя 3D-принтеров, объясняет, что SLM может производить компоненты с механическими свойствами, аналогичными традиционным конструкциям. Однако есть некоторые оговорки.

Традиционная конструкция начинается с базовых материалов с известными механическими свойствами с использованием контролируемого процесса; в протезных конструкциях, включая SLM, материалы создаются одновременно с комплектующими. Этот процесс принципиально отличается от традиционных методов строительства», — утверждает Эсток. .

Дональд Годфри, менеджер по глобальному развитию бизнеса ВВС и обороны компании SLM Solutions, объясняет, что SLM-печать создает компоненты с меньшими микростами, чем литые металлические компоненты. Это дает лучшие характеристики на растяжение, но литые компоненты все же более прочные в наши дни.

«Как правило, технология SLM используется для замены литых компонентов. В уникальных случаях печатные компоненты могут заменить ковку», — добавляет он.

Эксперты говорят, что свойства напечатанных SLM компонентов могут соответствовать или даже превосходить свойства обычных компонентов, но это зависит от различных условий. вид металла (сталь, алюминий, титан и т.д.), последующего процесса (термообработка, теплое изостатическое литье и т.д.), обычного процесса изготовления, с которым он сравнивается (литье, ковка и т.д.), и его конкретных свойств (сопротивление статическим нагрузкам), высокая круговая усталость, ползучесть и т.д.).

Где заказать 3D-печать металлом по технологии SLM?

Если у вас нет собственного мастера SLM, обратитесь в центр 3D-печати Best3Dprint. У нас вы можете заказать услуги от моделирования до готовых изделий или постобработки только с помощью гаечного ключа. Наши центры осуществляют печать изделий по всей России. Металлические изделия можно печатать двумя способами: на принтере SLM SLM Solutions 280 или на инновационной системе Raise3D MetalFuse. Если у вас есть вопросы или нужны советы, пишите на info@best3dprint. ru или звоните по телефону +7 (916) 614-15-71.