Die SLM -Technologie (Selektive Laser Melting) hat sich als revolutionäre additive Herstellungstechnik herausgestellt und die Produktion komplexer, hochwertiger Metallteile mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften ermöglicht. Im Zentrum dieser Technologie liegt der Laser, der eine vielfältige und entscheidende Rolle spielt. Als Lieferant von SLM -Technologie habe ich die Bedeutung von Lasern in diesem Schnittkandel aus erster Hand miterlebt.
1. Die Grundlagen der SLM -Technologie
Bevor Sie sich mit der Rolle von Lasern befassen, ist es wichtig, die grundlegenden Prinzipien der SLM -Technologie zu verstehen. SLM ist ein additiver Herstellungsprozess, der drei dimensionale Objektschicht für Schicht erstellt. Es beginnt mit einer dünnen Schicht Metallpulver, die sich gleichmäßig auf einer Build -Plattform ausbreitet. Der Laser schmilzt dann das Pulver in bestimmten Bereichen nach einem digitalen Modell selektiv und verfestigt es in die gewünschte Form. Sobald eine Schicht abgeschlossen ist, senkt die Build -Plattform, eine neue Pulverschicht wird angewendet und der Vorgang wiederholt sich, bis das gesamte Objekt gebildet wird.
2. Laser als Energiequelle
Die grundlegendste Rolle des Lasers in der SLM -Technologie ist die Energiequelle. Der Laserstrahl liefert die hohe Intensitätsenergie, die zum Schmelzen des Metallpulvers erforderlich ist. Unterschiedliche Metalle haben unterschiedliche Schmelzpunkte, und der Laser muss in der Lage sein, genügend Energie zu liefern, um diese Schmelzpunkte zu erreichen und zu übertreffen. Zum Beispiel haben Titanlegierungen, die in Luft- und Raumfahrt- und medizinischen Anwendungen weit verbreitet sind, relativ hohe Schmelzpunkte (ca. 1668 ° C). Ein hoher Leistungslaser ist erforderlich, um ein vollständiges Schmelzen des Titanpulvers zu gewährleisten, was zu einem dichten und fehlerfreien Teil führt.
Die Energiedichte des Laserstrahls ist ein kritischer Parameter. Es ist definiert als die Kraft des Lasers geteilt durch den Bereich des Laserflecks auf dem Pulverbett. Eine ordnungsgemäße Energiedichte ist notwendig, um ein gutes Schmelzen und Binden zwischen Pulverpartikeln zu erreichen. Wenn die Energiedichte zu niedrig ist, schmilzt das Pulver möglicherweise nicht vollständig, was zu Porosität und schwachen mechanischen Eigenschaften im letzten Teil führt. Wenn die Energiedichte hingegen zu hoch ist, kann sie dazu führen - Schmelzen, Balling (Bildung von kugelförmigen Kugeln aus geschmolzenem Metall anstelle einer kontinuierlichen Schicht) und Verzerrung des Teils.
3.. Präzisions -Scan- und Mustererzeugung
Laser in SLM -Systemen sind mit Scanspiegeln ausgestattet, die die Bewegung des Laserstrahls über das Pulverbett genau steuern können. Dies ermöglicht die Erstellung komplexer Geometrien und feiner Details in den gedruckten Teilen. Das digitale Modell des Objekts wird in dünne Schichten geschnitten, und das Scan -System führt den Laser, um die Form jeder Schicht auf dem Pulverbett zu verfolgen.
Die Abtastgeschwindigkeit und -pfad wirken sich auch erheblich auf die Qualität des gedruckten Teils aus. Eine langsamere Abtastgeschwindigkeit ermöglicht es im Allgemeinen, dass mehr Energie pro Flächeneinheit abgelagert wird, wodurch das Schmelzen und Binden des Pulvers verbessert werden kann. Es erhöht jedoch auch die Bauzeit. Der Scan -Pfad sollte sorgfältig geplant werden, um ein gleichmäßiges Erhitzen und Abkühlen des Pulvers zu gewährleisten, wodurch das Risiko von thermischen Belastungen und Verzerrungen verringert wird. Beispielsweise kann ein mäandrierendes oder Raster -Scanmuster verwendet werden, aber die Richtung und Überlappung der Scanlinien müssen optimiert werden.
4. Materialwechselwirkung und Mikrostrukturregelung
Die Wechselwirkung zwischen Laser und Metallpulver während des Schmelzprozesses beeinflusst die Mikrostruktur des gedruckten Teils. Wenn der Laser das Pulver schmilzt, tritt aufgrund der hohen Kühlraten eine schnelle Verfestigung auf. Diese schnelle Verfestigung kann zu feinkörnigen Mikrostrukturen führen, die häufig zu verbesserten mechanischen Eigenschaften wie höherer Festigkeit und Härte führen.
Die Laserparameter können eingestellt werden, um den Verfestigungsprozess zu steuern. Wenn Sie beispielsweise die Laserleistung, die Scangeschwindigkeit und die Pulsdauer ändern, kann die Kühlrate geändert werden. Eine langsamere Kühlrate kann das Wachstum größerer Körner fördern, was in einigen Anwendungen, bei denen die Duktilität wichtiger ist, von Vorteil sein kann. Im Gegensatz dazu kann eine schnellere Kühlrate eine feinere, körnige Mikrostruktur erzeugen, wodurch die Festigkeit und den Verschleißfestigkeit verbessert werden.
5. Vergleich mit anderen additiven Fertigungstechnologien
Im Vergleich zu anderen additiven Fertigungstechnologien wie z.DLP -TechnologieAnwesendSLS -Technologie, UndFDM -TechnologieDie Rolle von Lasern in SLM ist unterschiedlich.
- DLP -Technologie: Die DLP -Technologie (Digital Light Processing) verwendet einen Digital Light Projector, um flüssige Photopolymere Schicht für Schicht zu heilen. Anstelle eines Lasers stützt es sich auf die Lichtprojektion für den Härtungsprozess. Diese Technologie wird hauptsächlich zur Herstellung von Kunststoffteilen mit hoher Oberflächenfinish und relativ hoher Auflösung verwendet. Im Gegensatz dazu verwendet SLM Laser, um Metallpulver zu schmelzen und die Produktion starker und langlebiger Metallteile zu ermöglichen.
- SLS -Technologie: SLS (selektives Lasersintern) verwendet auch einen Laser, aber es singt die Pulverpartikel zusammen, anstatt sie vollständig zu schmelzen. SLS wird üblicherweise für Polymer- und Keramikmaterialien verwendet. Der Laser in SLS bietet genügend Energie, um die Pulverpartikel an ihren Kontaktpunkten zu verbinden, während das Pulver in SLM vollständig geschmolzen ist. Dieser Unterschied führt zu SLM -Teilen mit einer höheren Dichte und besseren mechanischen Eigenschaften im Vergleich zu SLS -Teilen.
- FDM -Technologie: FDM (fusionierte Abscheidungsmodellierung) funktioniert, indem er ein thermoplastisches Filament durch eine erhitzte Düse extrudiert und es Schicht für Schicht abhebt. Es verwendet überhaupt keinen Laser. FDM ist eine kostengünstigere und zugängliche und zugängliche Technologie für die Herstellung von plastischen Prototypen und einfachen Teilen. SLM kann mit seinem Laser -basierten Schmelzprozess komplexere und hohe Leistungsmetallteile erstellen.
6. Qualitätssicherung und Überwachung
Laser in SLM -Systemen können auch zur Qualitätssicherungs- und Überwachungszwecken verwendet werden. Einige fortschrittliche SLM -Maschinen sind mit In -In -Prozessüberwachungssystemen ausgestattet, die den Laser selbst oder zusätzliche Sensoren verwenden, um Defekte während des Druckprozesses zu erkennen. Zum Beispiel kann der Laser verwendet werden, um die Höhe des Pulverbetts vor und nach dem Schmelzen zu messen, um Unebenheit oder Mangel an Pulverbedeckung zu erkennen.
Durch die Analyse der Reflexion oder Absorption des Laserlichts während des Schmelzprozesses ist es möglich, Defekte wie Porosität, Risse oder unvollständiges Schmelzen zu erkennen. Diese reale Zeitüberwachung ermöglicht die sofortigen Anpassungen an den Druckparametern, um die Produktion von hochwertigen Teilen zu gewährleisten.
7. Herausforderungen und zukünftige Entwicklungen
Trotz der vielen Vorteile von Lasern in der SLM -Technologie gibt es immer noch einige Herausforderungen. Eine der Hauptherausforderungen sind die hohen Kosten für Hochleistungslaser und die damit verbundene Wartung. Darüber hinaus erfordert die Komplexität der Kontrolle der Laserparameter, um optimale Ergebnisse zu erzielen, qualifizierte Operatoren und fortschrittliche Steuerungssysteme.
In Zukunft können wir mit weiteren Verbesserungen der Lasertechnologie für SLM erwarten. Neue Arten von Lasern mit höherer Effizienz, besserer Strahlqualität und genauerer Kontrolle werden entwickelt. Diese Fortschritte führen zu schnelleren Druckgeschwindigkeiten, einer verbesserten Teilqualität und der Fähigkeit, ein breiteres Materialumfang zu verarbeiten.
Als Lieferant von SLM -Technologie arbeiten wir ständig daran, die Leistung unserer Systeme zu verbessern, indem wir die mit Laser verwandten Prozesse optimieren. Wir bieten unseren Kunden eine umfassende Schulung und Unterstützung, damit sie die SLM -Technologie von Laser -basierten SLM optimal nutzen können.
Wenn Sie daran interessiert sind, das Potenzial der SLM -Technologie für Ihre Fertigungsanforderungen zu untersuchen, laden wir Sie ein, uns für eine detaillierte Diskussion zu kontaktieren. Unser Expertenteam ist bereit, Ihnen maßgeschneiderte Lösungen zu bieten und Sie bei der Erreichung Ihrer Produktionsziele zu unterstützen.
Referenzen
- Gibson, I., Rosen, DW & Stucker, B. (2010). Additive Fertigungstechnologien: Schnelles Prototyping für die direkte digitale Fertigung. Springer Science & Business Media.
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- Yadroitsev, I. & Bertrand, P. (2008). Analyse der selektiven Laserschmelzprozessparameter für TI6AL4V -Legierung. Materialien & Design, 29 (4), 826 - 831.