3D-печать SLM (Selective Laser Melting): технология, принципы, свойства.

SLM метод в 3D-печати

Метод селективного лазерного плавления – современный подход аддитивного производства в создании трехмерных объектов из металла по моделям, созданным в САПР при помощи плавления порошка лазером высокой мощности. Посредством 3D-печати металлом SLM формируются высокоточные изделия, используемые в качестве отдельных элементов, а также цельные конструкций, которые изменяют свою конфигурацию в процессе работы.

SLM отлично замещает стандартные промышленные технологии, потому что механофизические свойства объектов часто выше чем у изготовленных стандартными методами.

SLM принтеры применяются в машиностроении, приборостроении, энергетической, авиационной и космической промышленности. Они помогают в решении сложных экспериментальных задач в научных институтах, исследовательских бюро и учреждениях образования.

«Лазерное спекание» — популярное понятие для обозначения метода, хоть оно немного не подходит по смыслу, поскольку материал подвергается не спеканию, а плавке до создания густой массы.

Плюсы технологии SLM:

• Выполнение трудных производственных решений. Создание объектов с полостями и нестандартной геометрией.
• Сокращение цикла НИР и ОКР. Возможность создания объектов без использования затратного оснащения.
• Снижение массы объекта за счет создания полостей.
• Уменьшение затрат в процессе производства. Как правило, при создании изделия, остается неиспользованный материала, который можно применить повторно предварительно просеяв. Непригодным становится лишь 3-8% материала.
• Отсутствие необходимости механически обрабатывать готовые изделия.

SLM применяется для изготовления:

— компонентов узлов;

— медицинских протезов и имплантов;

— многоэлементных неразборных конструкций;

— уникальных челюстно-лицевых прототипов в сфере стоматологии;

— пресс-форм, вставок и штампов.

Процесс создания изделия:

Первый этап начинается с подготовки 3D-модели и деления её на 2D слои размером 20-100 мкм. Затем ПО анализирует данные STL-файла, сопоставляет с характеристиками принтера и генерирует цикл печати.

Стандартные манипуляции в процессе создания слоя:

— распределение металлического порошка по подогреваемой поверхности области печати;

— сканирование слоя лазерным лучом;

— снижение платформы на глубину равную толщине слоя объекта.

При этом в самом начале процесса воздух из камеры удаляется, и она заполняется газом (азотом или аргоном), что не дает происходить процессу окисления.

После того как процесс печати завершен лишний порошок убирается, объект вместе с платформой вынимаются из камеры 3D принтера и проводится механическая обработка изделия и удаление поддержек.

Используемые материалы

Основными материалами, которые используются для создания конструкций, являются порошковые металлы и сплавы, например, никель, алюминий, кобальт-хром, титан, нержавеющая сталь и т.д.

Изделия, созданные по технологии SLM: