Прямое металлическое лазерное спекание (DMLS): передовая технология 3D-печати для функциональных металлических деталей

Прямое металлическое лазерное спекание (DMLS) относится к категории порошкового наплавления (PBF) 3D-печати и похоже на технологию SLS. В DMLS, однако, используются металлические порошки вместо пластиковых порошков для создания металлических деталей, которые могут использоваться как для функциональных прототипов, так и для производственных деталей.

Технология прямого металлического лазерного спекания похожа на технологию селективного лазерного плавления (SLM), но разница между обоими процессами — температура, используемая для спекания металлического порошка. SLM, как следует из названия, нагревает металлический порошок до полного плавления в жидкость. DMLS не плавит металлический порошок, а спектирует тепловые частицы достаточно, чтобы их поверхности сварились вместе. В любом случае, оба термина (SLM и DMLS) часто используются взаимозаменяемо в индустрии 3D-печати.

Как работает DMLS?

Процесс прямого металлического лазерного спекания включает шесть основных шагов:

• Шаг 1 — Процесс DMLS начинается с нарезки данных 3D-дизайна CAD-файла на отдельные экстремально тонкие слои, генерируя 2D-модель для каждого слоя
• Шаг 2 — Машина использует высокомощный оптический лазер внутри зоны построения, содержащей инертный газ
• Шаг 3 — Есть платформа для расходования материала и строительная платформа вместе с роликом, используемым для перемещения нового порошка на строительную платформу слой за слоем
• Шаг 4 — При укладке порошка на строительную платформу лазер начинает свой путь для этого слоя, селективно спектируя порошок в твердое тело. Последовательность добавления порошкового слоя и спекания продолжается до завершения всей детали
• Шаг 5 — После охлаждения окружающий свободный металлический порошок удаляется из принтера. Финальные шаги включают удаление поддерживающих структур и другие постпроцессы
• Шаг 6 — DMLS детали могут обрабатываться как металлические детали, произведенные традиционной металлообработкой для дальнейшей обработки. Это может включать обработку, термическую обработку или финишную обработку поверхности.

Материалы для DMLS 3D-печати

Среди наиболее широко используемых материалов для DMLS, Xometry предлагает:

• Алюминий: такой как AlSiMG
• Сталь: такой как Tool Steel MS1, Нержавеющая сталь 17-4, Нержавеющая сталь 316L
• Инконель: такой как Inconel 718

Преимущества технологии DMLS

Когда речь идет о DMLS, это самые важные факторы, делающие его выдающимся:

DMLS позволяет сложные дизайны

Главное преимущество DMLS — способность производить детали, которые не могут быть или слишком дороги для производства традиционными производственными техниками. Полный потенциал DMLS виден, когда инженеры проектируют детали со сложными геометриями, такими как интегрированные крепежные элементы, длинные и узкие каналы или решетчатые структуры. DMLS облегчает все-в-одном сборки, сокращающие количество деталей, время сборки и частоту отказов путем объединения нескольких деталей в один дизайн.

Быстрое время выполнения

Обычный традиционный процесс требует много времени для настройки инструмента перед производством, что включает приспособления и фикстуры, тогда как в DMLS деталь может быть напечатана по запросу без какой-либо подготовки или инструментов, что приводит к более короткому времени выполнения по сравнению с ЧПУ-обработкой. Сочетание сокращенного времени выполнения и эффективного процесса прототипирования сокращает время оборота. Это одно из крупнейших преимуществ DMLS.

DMLS использует легкие и долговечные компоненты

Детали, изготовленные из сверхсплавов вроде Inconel 718, AlSi10Mg и кобальт-хром, известны как легкие по сравнению со своими традиционно обработанными аналогами. В качестве примера, известные 3D-напечатанные топливные форсунки GE для семейства двигателей LEAP раньше делались из 20 дискретных деталей от независимых поставщиков, но использование прямого металлического лазерного спекания (DMLS) привело к одночастному компоненту, который на 25 процентов легче и в пять раз прочнее оригинальных деталей.

DMLS позволяет меньше отходов

Металлические порошки, не затронутые лазером, могут быть переработаны и повторно использованы. Переработка порошка также приводит к снижению цен. Производимые отходы значительно меньше по сравнению с традиционным процессом вроде ЧПУ, где много отходов генерируется в виде стружки, производимой в результате обработки металла согласно требуемому дизайну из металлического блока и которые очень трудно переработать.

Соображения о технологии DMLS

Помимо преимуществ DMLS, есть несколько соображений. Главный конкурент DMLS — традиционные технологии обработки вроде ЧПУ.

DMLS нуждается в поддерживающих структурах

Поскольку DMLS относится к категории порошкового наплавления, поддерживающие структуры неизбежны и должны быть удалены в конце с помощью постобработки. Во время постобработки металлическая напечатанная деталь обрабатывается подобно сырой металлической детали, произведенной традиционно, и это означает, что деталь, произведенная DMLS, не готова к использованию и требует некоторой работы.

DMLS детали имеют зернистую чистовую поверхность

DMLS напечатанные поверхности не будут такими гладкими, как поверхности с ЧПУ-обработкой, и не будет так легко производить желаемые текстурные поверхности. Если постобработка должна быть сделана для улучшения отделки и эстетики, стоимость также увеличивается соответственно.

Дорогое серийное производство DMLS деталей

Массовое производство все еще огромный решающий фактор во всех отраслях и это где DMLS отстает по сравнению с традиционными техниками и скорость, с которой 3D-принтер может собрать объект, не сравнима с традиционной сборочной линией. Следовательно, DMLS в основном рекомендуется для единицы до малой партии.

Ограниченный выбор материалов

В общем, для металлической 3D-печати выбор материалов меньше, что может быть ограничивающим фактором, когда конкретные материалы нужны для требуемой детали и должны учитываться при решении, какие технические свойства вы хотите, чтобы имел ваш продукт.

Ограниченный объем печати

Когда требуется большой размер детали, всегда лучше идти с ЧПУ-обработкой. Например, стандартный размер детали, рекомендуемый с DMLS, составляет до 250 × 250 × 325 мм, а для ЧПУ-обработки — до 2000 × 800 × 1000 мм. Сравнение размеров четко показывает неспособность 3D-печати производить огромные детали из-за ограниченного размера порошковой камеры.

Усадка и ограниченная повторяемость

С DMLS очень трудно производить идентичные детали из-за естественного процесса усадки. Например, деталь, напечатанная в первый раз и похожая деталь, напечатанная в 10-й раз, будут иметь как минимум 2% ошибку в вертикальном направлении (Z-направление), приводящую к усадке. Размерные изменения вызваны в результате комбинации трех источников: термическая усадка, спекание усадка и расширение, возникающее из-за того, что металлические частицы падают во время спекания.

Услуги DMLS 3D-печати Xometry

Xometry Europe предлагает услугу DMLS онлайн, для онлайн-проектов 3D-печати по запросу. Со сетью более чем 2000 партнеров по всей Европе, Xometry может доставлять детали DMLS 3D-печати до 3-5 дней. Загрузите свои CAD-файлы в Xometry Instant Quoting Engine, чтобы получить мгновенный расчет стоимости с различными производственными опциями, доступными для DMLS 3D-печати.