Topirea selectivă a metalelor cu laser
Tehnologia laser selectivă Fusion a metalelor (în engleză: Selective Laser Melting sau SLM) cunoscută și sub acronimele DMLS (Direct Metal Laser Sintering) este o tehnologie de imprimare 3D utilizată pentru realizarea pieselor metalice dintr-un pat de pulberi metalice îmbinate prin intermediul unui laser de mare putere (de la 100 la 1 500 W) și cu un fascicul concentrat (cu un diametru de aproximativ 100 µm). Similar funcționării tehnologiei SLS de care diferă pentru materialul de imprimare. Printre companiile care produc mașini cu tehnologie SLM găsim soluții SLM , deținător al mărcii SLM, EOS, Renishaw , DMG Mori , laser Concept , TRUMPF, Sisma, 3D Systems .
Materiale
Pentru utilizarea acestei tehnologii, se utilizează pulberi produse printr-un proces de micronizare. Forma granulelor de pulbere trebuie să fie cât mai sferică posibil pentru a permite o distribuție mai mare în timpul fazei de așezare a stratului. Dimensiunile pot varia în funcție de rezultatele care trebuie obținute, dar există tendința de a crea pulberi cu o dimensiune constantă a particulelor, 15 - 45 µm sau 20 - 63 µm sunt cele mai utilizate.
Cele mai utilizate materiale sunt pulberile pure de diverse materiale, precum aluminiu , cupru , tungsten (tungstenul este foarte potrivit pentru această tehnologie datorită temperaturii ridicate de topire) sau aliajele de oțel (17-4 și 15-5), oțel maraging , aliaje de crom de cobalt, Inconel 625 și 718, aluminiu AlSi10Mg și titan Ti6Al4V.
Aplicații
Imprimarea 3D metalică este utilizată pentru numeroase aplicații industriale și în domeniul biomedical, în special:
- Aerospațial - conducte de aer, suporturi pentru instrumentații aeronautice, atât în domeniul civil, cât și în cel militar. Exemple sunt injectoarele pentru motoare cu reacție dezvoltate de General Electric sau piesele pentru motoare cu rachetă dezvoltate de SpaceX , demonstrate de CEO Elon Musk în tweet-ul său din 2013 [1] .
- Fabricare - crearea de piese cu volume mici. Având în vedere necorelarea de la conceptul de economii de scară , este posibil să se creeze loturi mici, fără costuri suplimentare.
- Automobile - crearea pieselor finale pentru mașinile speciale. Utilizat pe scară largă în lumea motorsportului ( F1 și MotoGP ), de exemplu, folosit și de BMW pentru a face o componentă a I8 roadster [2] .
Disc spinal tipărit 3D în titan cu tehnologie SLM - Biomedical - protezele interne, grație libertății geometrice oferite de tehnologie, pot fi personalizate pentru fiecare pacient, cu structuri reticulare special concepute pentru a asigura o osteointegrare perfectă [3] . Se pot realiza și proteze dentare și instrumente medicale cu forme specifice.
- Prototipare - posibilitatea de a crea prototipuri funcționale permite reducerea timpilor de dezvoltare, obținând rezultate similare cu produsele finite, realizate cu tehnologii tradiționale.
- Scule - posibilitatea creării matrițelor pentru turnare prin injecție permite reducerea timpilor de producție, libertatea geometrică poate îmbunătăți performanța matrițelor, datorită creării unor canale de răcire foarte complexe și capilare care reduc timpul de turnare și permit îmbunătățirea repetabilității artefactelor [4] .
Beneficii
Ca și în cazul altor tehnologii de imprimare 3D, tehnologia SLM reduce semnificativ costurile legate de pornirea mașinii, permițându-vă să creați loturi cu rulări minime sau la piese extreme, unice.
Libertatea geometrică face posibilă crearea unor componente foarte complexe, care nu pot fi realizate cu tehnologiile tradiționale, prin exploatarea de exemplu a conceptului de optimizare topologică , este posibilă crearea de piese care au un raport de rezistență mecanică / lumină ridicat, un factor foarte important în industria aerospațială și sectoarele sportului cu motor.
Limitări
Principalele limitări ale acestei tehnologii sunt dimensiunea redusă a tipăririi, costul ridicat al mașinilor și pulberilor metalice (costul care derivă din complexitatea producției lor), necesitatea utilizării suporturilor pentru piesele subțiate pentru a elimina tensiunile care decurg din variația rapidă a temperaturii. Acest proces durează mult, atât în faza de generare într-un mediu virtual (grație software-ului dedicat, cum ar fi MAGICS de Materialize sau Netfabb de Autodesk ), atât în faza de imprimare (laserul va trebui, de asemenea, să topească materialul pentru suporturi ), și în procesul de post (suporturile trebuie îndepărtate prin prelucrare mecanică ulterioară, cum ar fi prelucrarea EDM sau CNC), crescând timpii și costurile de producție.
Un factor complicat este gestionarea pulberilor extrem de explozive care necesită lucrul în medii ATEX și gestionarea și costul gazelor inerte ( argon ) utilizate în interiorul camerei de imprimare pentru a preveni fenomenele de oxidare.
Rugozitatea suprafeței și toleranțele care pot fi obținute sunt în general mai mici decât cele obținute cu tehnologiile tradiționale și necesită prelucrare ulterioară.
Nivelul ridicat de specializare al operatorilor este un alt factor extrem de limitativ.
Notă
- ^ (EN) Elon Musk, SpaceX SuperDraco inconel rocket chamber w regen coat jacket Apare de pe imprimanta metalică EOS 3D pic.twitter.com/Tj284OuAk1 , pe @elonmusk, 2013T14: 48. Adus la 30 aprilie 2020 .
- ^ Margiov Margiov, Suportul de acoperiș imprimat 3D pentru BMW i8 Roadster 2018 , pe imprimare 3D . Adus la 30 aprilie 2020 .
- ^ Renishaw plc, Renishaw: imprimare 3D pentru proteze ortopedice , pe Renishaw . Adus la 30 aprilie 2020 .
- ^ Valerio Di Nardo, OPTIMIZAREA UNUI SISTEM DE CONDIȚIONARE PENTRU O MULLOARE DE INJECȚIE CU RĂCIRE CONFORMALĂ , Politecnico di Torino, 25 iulie 2018. Adus la 30 aprilie 2020 .
Alte proiecte
-
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre Topirea selectivă a metalelor cu laser
