SLM 3D-печать металлом с примерами Audi, Porsche, SpaceX и NASA

Рассказываем о 3D-принтерах печатающих металлом по технологии SLM, преимуществах их применения, их устройстве и особенностях, моделях и ценах, а также примерах их применения известными производителями техники в разных отраслях.

Содержание

• Что такое SLMСхема технологии SLM:
• 3D-принтеры для печати металлами
  • 3DLAM
    • 3DLAM Mid2019
    • 3DLAM Mini2019
    • 3DLAM Maxi
• Промышленные 3D-принтеры для печати металлами
  • Farsoon
    • FS421
    • FS121M
    • FS721M
• Преимущества SLM
• Минусы

Что такое SLM

Схема технологии SLM:

Видео с рассказом о технологии SLM:

SLM (выборочное лазерное плавление) метод аддитивного производства предназначенный для 3D-печати металлическим порошком. Суть метода — в плавлении лазером послойно наносимого металлического порошка.

В отличие от DMLS (прямое лазерное спекание металлов), SLM полностью плавит порошок, используя более высокие температуры. Рабочая камера заполняется инертным газом, для предотвращения химической реакции материала с воздухом и образования оксидов. Плавление позволяет металлу сформировать прочную однородную структуру. Поскольку нужна более высокая температура для полного расплавления материала, время охлаждения готовой детали будет больше, чем при использовании DMLS.

Этапы процесса SLM такие же, как и у других аддитивных технологий на основе лазера: подается слой металлического порошка на рабочую плиту, лазер расплавляет слой порошка в соответствии с 3D-файлом, и рабочая плита опускается перед нанесением нового слоя порошка. Процесс будет повторяться до тех пор, пока не будет создана заданная деталь. После завершения металлическая деталь должна остыть перед извлечением.

Выборочное лазерное плавление использует область поддержки (поддерживающие структуры) для избежания деформаций в областях небольших углов и размеров детали, а также для фиксации детали к рабочей плите. После охлаждения эти области удаляются вручную. Обычно после печати используются различные технологии финишной обработки, такие как фрезерование, термическая обработка или чистовая обработка, для достижения функциональных характеристик детали.

Примеры применения

Технология SLM еще не стала стандартом в производстве, но ее уже используют крупные промышленные компании: машиностроительные, аэрокосмические, производители авто и другие.

AUDI

В компании AUDI считают SLM наиболее подходящей технологией для создания сложных металлических деталей, и чем сложнее деталь, тем больше для нее подходит 3D-печать. Производство таких деталей традиционными методами отняло бы значительно больше времени и средств. Также перспективной считают 3D-печать деталей на местах, в удаленных подразделениях, так как она способна серьезно сократить затраты на логистику и складирование.

Металлические 3D-печатные коннекторы системы охлаждения двигателя AUDI W12.

PORSCHE

Немецкий автопроизводитель использует 3D-печать в производстве запасных частей для своего подразделения классических автомобилей. В обслуживании семейства автомобилей Porsche Classic применяется около 52 000 различных деталей, которые необходимо заменять по требованию владельцев авто, детали эти настолько же раритетные, как сами машины. Да и при работе с теми деталями, что есть в наличии, необходимо учитывать затраты на логистику и хранение.

Внедрение компанией технологий селективного лазерного плавления (SLM) и селективного лазерного спекания (SLS) обеспечивает решение этих проблем.

О технологии лазерного спекания предлагаем прочесть статью «Аддитивные технологии: обзор SLS»

При производстве в небольших количествах, в отличие от серийного, использование классических методов экономически невыгодно. Оценивая альтернативы, специалисты Porsche остановились на аддитивном производстве, с использованием SLM для металлических деталей и SLS для пластмассовых.

SpaceX и NASA

Лидеры освоения космоса, такие как SpaceX под управлением Илона Маска и NASA, применяют металлическую 3D-печать для изготовления деталей ракетных кораблей, что значительно снизило затраты и повысило производительность при их создании. Например, SpaceX в значительной степени опирался на нестандартные металлические детали при создании камеры сгорания двигателя SpaceX SuperDraco.

NASA разработало топливный насос для ракетного двигателя, состоящий из на 45% меньшего количества деталей, чем изготовленные традиционными методами аналоги.

Не только разработка таких деталей отнимает меньше времени, но и сами они получаются значительно прочнее и легче, так как многие ранее раздельные детали печатаются теперь целиком.

Внедрение на предприятии аддитивных технологий порой требует значительных капитальных вложений. Промышленные 3D-принтеры — высокотехнологичное оборудование, которое не только дорого стоит, но и требует от оператора определенных знаний и навыков. Дистрибьюторы, поставляющие на рынок печатающие устройства, иногда предлагают курс обучения работе с 3D-принтерами, куда входят теоретические и практические занятия.

3D-принтеры для печати металлами

3DLAM

Изображение: ru.3dlam.com

Среди российских производителей оборудования для 3D-печати отдельно строкой стоит упомянуть 3DLAM. Инженеры компании разработали три модели печатающего оборудования, работающего с металлами. Предприятие расположено в Санкт-Петербурге и является структурной единицей ЗАО «Биоград». Год появления бренда 3DLAM — 2018 год.

Разработчики выпускают 3D-принтеры, работающие по технологии селективного лазерного спекания металлов (SLS). Все созданные модели выпускаются из российских комплектующих: лазеры поставляет компания IPG Photonics, прочие компоненты выпускает 3DLAM. Программисты компании сами подготавливают софт для работы принтеров. Для предприятий, которым требуется надежное оборудование для аддитивного производства, предлагаемые специалистами 3DLAM решения будут лучшим выбором.

Промышленные 3D-принтеры 3DLAM дают возможность создавать трехмерные объекты любой сложной формы из металлических порошков — нержавеющей стали, кобальт-хрома и сплавов с повышенной жаропрочностью. Потребителям предлагают три модели: Mid2019, Mini2019, Maxi.

3DLAM Mid2019

Mid2019 — многоцелевой 3D-принтер по выгодной цене. Принтер предназначен для печати любыми металлическими материалами. На принтере можно напечатать детали высотой до 220 мм. Напечатанные изделия обладают высоким качеством поверхности благодаря тому, что принтер способен печатать с толщиной слоя от 0.1 мм.

Mid2019 работает «из коробки» — в нем уже имеются предустановки для работы с разными материалами, поэтому для начала работы не нужна специальная подготовка. В принтере также предусмотрена возможность удаленного мониторинга и диагностики.

Высокое качество печати деталей с ровными однородными слоями и минимальной пористостью достигается за счет применения высокоточных шарико-винтовых передач.

Плюсы:

• Гарантия ровности и однородности слоев.
• Мастер печати.
• Библиотека материалов.
• Рециркуляция инертного газа.
• Удаленная диагностика и мониторинг.

Минусы:

• Цена.

Узнайте больше о 3D-принтере Mid2019.

3DLAM Mini2019

Mini2019 — 3D-принтер, который обеспечивает экономичную печать металлами за счет мгновенного начала печати, минимального расхода порошка и системы рециркуляции инертного газа, позволяющей снизить его потребление до 3 литров в минуту.

Принтер относительно небольшого размера 840 × 865 × 1850 мм работает прямо «из коробки» и не требует специфических настроек и углубленного знания оборудования.

Наличие абсолютных энкодеров позволяет приостанавливать печать и возобновлять ее через несколько часов или даже дней. Удаленный мониторинг позволяет следить за печатью из любой точки мира, где есть доступ к интернету.

Принтер печатает детали высокого качества с ровными однородными слоями и практически без пористости.

Плюсы:

• Мгновенное начало 3D печати.
• Гарантированное качество конечной детали.
• Возможность удаленного управления.

Минусы:

• Цена.

Узнайте больше о 3D-принтере 3DLAM Mini2019.

3DLAM Maxi

3D-принтер 3DLAM Maxi предназначен для печати изделий больших размеров. В цилиндрической камере для печати допускается создание трехмерных объектов высотой до 40 см и диаметром 31,5 см. Волоконный лазер с системой охлаждения обеспечивает высокую скорость и точность печати. Система рециркуляции порошка с встроенным пылесосом позволяет повторно использовать материал. Герметичная камера позволяет экономно расходовать инертный газ.

Плюсы:

• Большая область печати.
• Возможность возобновления печати даже после нескольких дней остановки принтера.
• Удаленное наблюдение за процессом.
• Библиотека материалов.

Минусы:

• Цена.

Узнайте больше о 3D-принтере 3DLAM Maxi.

Промышленные 3D-принтеры для печати металлами

Farsoon

Компания Farsoon Technologies — мировой инноватор на рынке аддитивных технологий. Год основания — 2009. Компания выпускает промышленное оборудование для 3D-печати, работающее по технологии лазерного спекания пластика и лазерного сплавления металлических порошков. Свои устройства Farsoon создает как системы с открытой платформой. Благодаря такому подходу пользователи могут интегрировать свои передовые решения с целью расширения возможностей аддитивного производства. Доступ к ключевым параметрам позволяет выполнять настройку принтера в соответствии с поставленными пользователем задачами.

FS421

3D-принтер Farsoon FS421M — флагманская модель в своем классе. Имеет большую рабочую камеру — 420 × 420 × 420 мм и оснащен мощным лазером в 500 Вт. Система фильтрации защитного газа позволяет печатать детали с высокой плотностью, ровные и гладкие, с минимальной шероховатостью.

Программное обеспечение MakeStar имеет открытый код. Принтер Farsoon FS421M работает с материалами разных производителей: алюминием, кобальт-хромом, инструментальной и нержавеющей сталью, титаном и другими.

Плюсы:

• Компактный.
• Производительный.
• Можно использовать материалы сторонних производителей.
• Гибкая настройка.

Узнайте больше о Farsoon FS421M.

FS121M

Еще один 3D-принтер для печати металлами от Farsoon, модель FS121M, имеет вместительную рабочую зону и оснащен волоконным лазером мощностью 200 Вт.

Система фильтрации защитного газа позволяет добиваться гладких деталей с наименьшей шероховатостью и высокой плотностью.

Farsoon предоставляет свободу использования своей продукции, как в плане совместимости с различным ПО, так и в плане выбора материалов для печати.

Плюсы:

• Совместим с широким спектром порошковых металлических материалов.
• Большая область печати.
• Встроенная система фильтрации.
• Множество функций для упрощения процесса производства.

Узнайте больше о Farsoon FS121M.

FS721M

FS721M — это промышленный 3D-принтер для печати металлами. Аппарат обладает довольно большой рабочей областью печати 720 × 420 × 420 мм и системой двух или четырех (для модификации FS721M-4) лазеров мощностью 500 Вт, которая позволяет быстро печатать крупногабаритные детали или партии объектов маленького размера.

Такие особенности, как непрерывная подача порошка, оптимизированный поток газа и встроенный модуль фильтрации, призваны обеспечить однородность печатаемой детали, гарантируя ее достойные механические свойства и качество промышленного уровня. Принтер поддерживает широкий спектр материалов как собственной разработки производителя, так и сторонних изготовителей, а в будущем их станет еще больше.

Плюсы:

• Большая область печати.
• Качество печати промышленного уровня.
• Высокая скорость печати.
• Непрерывный рабочий процесс без простоев.

Минусы:

• Необходимо чрезвычайно большое пространство для размещения оборудования.

Узнайте больше о Farsoon FS721M.

Преимущества SLM

С помощью SLM также получить тонкостенные объекты и сложные геометрические формы для создания облегченных конструкций.

Быстрая адаптация и ускоренный выход на рынок также являются отличными преимуществами технологии выборочного лазерного плавления.

SLM, как и другие технологии 3D-печати металлами, подходит для изготовления небольших партий изделий.

Этот метод настолько универсален, что сильных сторон в нем больше, чем может показаться сначала:

• Создание предметов сложных геометрических форм, в том числе с внутренними полостями для охлаждения.
• Производство без дорогостоящей оснастки под каждый проект.
• Меньший вес и большая прочность цельнопечатных изделий, по сравнению со сборными.
• Экономия расходных материалов.
• Повторное использование порошка после просеивания. Фактически безотходное производство.

Минусы

• Подготовка. Важно проектировать деталь таким образом, чтобы вероятность возникновения искажений и отрыва модели была минимальна, предусмотреть поддержки и продумать размещение детали на платформе. Отсюда и следующий минус.
• Кадры. Для работы с SLM-принтером нужен опытный и квалифицированный персонал, рабочее время которого стоит дорого. И это часть следующего минуса.
• Стоимость. Помимо затрат на персонал, SLM-3D-принтеры требуют серьезных расходов на материалы для печати и эксплуатацию, да и на покупку тоже, ведь это дорогостоящее промышленное оборудование, а также на подходящее помещение.

В заключение

Металлические аддитивные технологии производства, такие как SLM и DMLS, особенно полезны для создания уникальных металлических деталей не производимых серийно, которые полностью функциональны и получены в кратчайшие сроки. Некоторые из них не могут быть изготовлены традиционными методами, в силу их технологических ограничений.

Сплавы, используемые в SLM, выдерживают высокое давление газа и высокую температуру, что также позволяет использовать детали, изготовленные с помощью данной технологии, в различных областях машиностроения и химической промышленности.

Если вас интересует применение SLM на вашем производстве, свяжитесь со специалистами Top 3D Shop для подбора оптимального оборудования, соответствующего вашим целям и задачам.