Inovatívne technológie 3D tlače z kovu SLM a DMLS. Aké sú ich výhody a nevýhody?

Technológie s označením SLM a DMLS sú popredné technológie v oblasti aditívnej výroby pre kovové materiály. Obe metódy využívajú lasery na vytváranie dielov vrstvu po vrstve z kovového prášku, čo umožňuje výrobu vysoko detailných a mechanicky pevných dielov. Hoci sa technológie často považujú za podobné, existujú medzi nimi rozdiely v spôsobe spracovania prášku.

DMLS (Direct Metal Laser Sintering ) – vznikol ako registrovaný názov v roku 1995 spoločnosťou EOS, ktorá je aj v súčasnosti popredným výrobcom strojov pre aditívnu výrobu z kovu.

SLM (Selective Laser Melting ) – registrovaný názov spoločnosti SLM, ktorý je taktiež popredným výrobcom strojov pre aditívnu výrobu z kovu.

Výhody

Geometrická zložitosť:
- SLM a DMLS umožňujú výrobu komplexných štruktúr, ktoré by boli konvenčnými metódami neekonomické alebo nemožné. Tento aspekt je obzvlášť užitočný pri výrobe topologicky optimalizovaných dielov, ktoré minimalizujú materiálové náklady a zároveň zachovávajú alebo zlepšujú mechanické vlastnosti.
Materiálová rôznorodosť:
- Rôznorodosť materiálov, ktoré možno použiť s týmito technológiami, je jedným z ich najväčších prínosov. Medzi bežné materiály patria nerezová oceľ, hliník, titán, kobalt-chróm, niklové zliatiny ako Inconel a mnoho ďalších. To umožňuje výrobu dielov pre rôzne aplikácie od medicínskych implantátov až po vysokoteplotné komponenty pre letectvo.
Zníženie hmotnosti:
- Optimalizácia dizajnu prostredníctvom SLM a DMLS môže viesť k významnému zníženiu hmotnosti dielov, čo je dôležité v oblastiach ako letectvo a automobilový priemysel, kde je každé zníženie hmotnosti kritické pre efektivitu paliva a výkon.
Post-processing
- Možnosť strojového opracovania a teplotného spracovania ako popúšťania a kalenia podobne ako pri konvenčných materiáloch.

Nerezová oceľ

Hliník AlSi10Mg

Nevýhody

Presnosť
- Spoločnou nevýhodou týchto (a aj iných aditívnych) technológií sú relatívne nízke presnosti (obvykle ± 0,3 mm) a vyššie drsnosti povrchu (štandardne od Ra = 6,3 μm), čo znižuje ich využitie. Avšak to je možné riešiť dodatočným konvenčným opracovaním kritických rozmerov alebo použitie dielov v aplikáciách, kde sa nevyžadujú vysoké presnosti.
Čas dodania
- Ďalšou nevýhodou je relatívne nízka produktivita, čo súvisí s pomalým procesom sintrovania prierezov a nanášania tenkých vrstiev prášku, ako aj cyklu vyhrievania a chladnutia danej tlačovej úlohy. Preto sa v súčasnosti tieto technológie uplatňujú predovšetkým pri výrobe kusovej alebo v nízkych sériách.
Cena
- Vyššia cena pre masívne diely je v neposlednom rade jedna z hlavných nevýhod. To súvisí aj s vysokou cenou jemného kovového prášku, ktorý sa vyrába atomizáciou, čo je finančne náročný proces. Preto je obvykle táto metóda výroby vhodná pre diely s menším objemom, ktoré sú už optimalizované pre čo najmenší objem, napr. prostredníctvom topologickej optimalizácie alebo generatívneho dizajnu.

My v STEPANEK3D odporúčame nasledovné vodítko, ktoré pomáha s určením vhodnosti využitia technológie SLM / DMLS. Obvykle je výroba z týchto technológií rentabilná ak je splnená minimálne jedna, ideálne všetky 3 podmienky nižšie:

Ak je najväčší rozmer dielu ideálne menší ako 250 mm (aj keď vieme tlačiť do najväčšieho rozmeru 390 mm, obvykle to nie je rentabilné),
Ak je čo najvyššia tvarová zložitosť (kde je veľký pomer úberu triesky k polotovaru alebo diel je tradičnými metódami nevyrobiteľný),
Ak ide o nižšie počty kusov (jednotky až desiatky kusov, niekedy aj stovky kusov ak je vysoká pridaná hodnota dielov, ktoré sú optimalizované pre tento spôsob výroby a tradičné metódy nie sú možné alebo sú neefektívne). Pre vyššie počty kusov odporúčame technológiu Binder Jetting.

Typy kovového prášku

Nerezová oceľ: Používa sa pre svoje vlastnosti ako odolnosť proti korózii a pevnosť.
Titánové zliatiny: Vysoká pevnosť pri nízkej hmotnosti, ideálne pre letectvo a medicínu.
Hliníkové zliatiny: Ľahké a pevné, často sa používajú v automobilovom priemysle.
Niklové zliatiny (napr. Inconel): Odolné voči vysokým teplotám a korózii, bežne sa používajú v energetike a letectve.
Kobalt-chrómové zliatiny: Vysoká odolnosť a pevnosť, často sa využívajú v medicíne.

Viac info v sekcií materiály.

Technológie SLM a DMLS predstavujú revolúciu v oblasti výroby kovových dielov, umožňujúc výrobu veľmi zložitých, detailných a mechanicky pevných komponentov pre širokú škálu priemyselných odvetví. Výber správneho stroja a materiálu je kľúčový pre dosiahnutie optimálnych výsledkov, a preto je dôležité porozumieť rozdielom medzi SLM a DMLS, ako aj možnostiam, ktoré tieto technológie ponúkajú.

Viac informácií o kovovej 3D tlači a ich možnostiach nájdete aj na nasledovnej stránke Kovová 3D tlač.