Selektywne topienie laserowe (SLM) - Druk 3D wyjaśniony w przystępny sposób

Selektywne topienie laserowe (SLM) - Druk 3D wyjaśniony w przystępny sposób

Co to jest SLM?

Selektywne topienie laserowe (SLM), zwane także bezpośrednim topieniem laserowym metali (DMLM), jest rodzajem wytwarzania addytywnego z metalu lub drukowania 3D. Często terminy SLM i bezpośrednie spiekanie laserowe metali (DMLS) są używane zamiennie. Jednak te dwie technologie różnią się nieznacznie, ponieważ SLM topi metale, podczas gdy DMLS topi lub spieka metale.

SLM jest jedną z najbardziej ekscytujących technologii druku 3D dostępnych obecnie i wykorzystywanych zarówno do szybkiego prototypowania, jak i produkcji masowej. Zakres dostępnych stopów metali jest dość szeroki. Efekt końcowy ma właściwości równoważne z tymi, które są wytwarzane w tradycyjnych procesach produkcyjnych.

Jak to działa?

SLM jest bardzo podobny do DMLS, a oba procesy są objęte parasolem fuzji ze złożem proszków metali. Jak pokazano na powyższym obrazku, laser stapia proszek warstwa po warstwie, aż model zostanie ukończony.

Na poziomie molekularnym, proszek jest stapiany razem, w wyniku czego powstaje jednorodna część. Najczęściej materiałami do druku są „czyste” materiały, na przykład tytan. Stosowane są jednak również stopy.

Chociaż złoże proszku zapewnia wsparcie dla druku podczas drukowania, często, ze względu na ciężar materiału, SLM wymaga dodania struktur wspierających do wszelkich wystających elementów.

Proces w szczegółach

Maszyna SLM posiada komorę wypełnioną proszkiem metalowym. Ten metalowy proszek jest następnie rozprowadzany po podłożu lub platformie w bardzo cienkich warstwach za pomocą ostrza powlekającego.

Następnie laser o wysokiej mocy łączy dwuwymiarowy wycinek części poprzez selektywne topienie sproszkowanego materiału. Następnie platforma opada w dół o wysokość jednej warstwy, a powlekacz rozprowadza kolejną warstwę świeżego proszku na całej powierzchni. Proces ten jest powtarzany aż do uzyskania gotowej części.

Cały ten proces odbywa się w kontrolowanej atmosferze wewnątrz maszyny. Gdy część jest już zbudowana, można ją wyjąć z maszyny. Części SLM muszą być usunięte z platformy, co często wykonuje się za pomocą piły taśmowej. Następnie należy usunąć podpory. Ponieważ materiał podpór jest taki sam jak materiał z którego wydrukowane są części, może to być trudny i czasochłonny proces.

Wykończenie powierzchni spiekanych części jest szorstkie i w zależności od wymagań, może być konieczne przeprowadzenie post-processingu. Jest to również powszechne, aby obrabiać części do osiągnięcia drobnych tolerancji i wykończenia drobnych cech, powierzchni i otworów.

Wady i zalety

SLM jest świetną alternatywą dla tradycyjnych metod produkcji. Oto zalety i wady produkcji modelu za pomocą SLM, w porównaniu z tradycyjnymi metodami.

Zalety

  • Szeroki zakres dostępnych metali
  • Możliwość realizacji złożonych kształtów lub cech wewnętrznych (które byłyby niewiarygodnie trudne lub kosztowne do osiągnięcia w tradycyjnej produkcji)
  • Skrócony czas realizacji, ze względu na brak konieczności stosowania oprzyrządowania
  • Konsolidacja części, pozwalająca na produkcję wielu części w tym samym czasie

Wady

  • Kosztowne, zwłaszcza jeśli części nie są zoptymalizowane lub zaprojektowane dla tego procesu
  • Potrzebne są specjalistyczne umiejętności i wiedza z zakresu projektowania i produkcji
  • Ograniczony obecnie do stosunkowo małych części
  • Szorstkie wykończenie powierzchni
  • Wymagana duża ilość post-processingu

Świetlana przyszłość

Pomimo swojego potencjału, SLM jest wykorzystywana tylko w kilku gałęziach przemysłu. Wynika to głównie z wysokich kosztów urządzeń i części, a także wymagań związanych z obróbką końcową. Branże, w których jest on najbardziej przydatny, to jak na razie m.in:

  • Medycyna: implanty specyficzne dla pacjenta i inne wysokowartościowe komponenty urządzeń medycznych
  • Motoryzacja: szybkie prototypowanie i części na zamówienie lub zastosowania wysokowartościowe w małych ilościach
  • Lotnictwo i kosmonautyka: przewody i inne części
  • Oprzyrządowanie: konformalne kanały chłodzące we wkładkach do narzędzi produkcyjnych.

SLM jest ekscytującą technologią z wieloma potencjalnymi zastosowaniami. W miarę rozwoju zastosowań, dojrzewania technologii oraz obniżania kosztów procesu i materiałów, powinna ona stawać się coraz bardziej powszechna.

Źródło: all3dp.com