Inovativní technologie 3D tisku kovů SLM a DMLS. Jaké jsou jejich výhody a nevýhody?

DMLS (Direct Metal Laser Sintering ) – vznikl jako registrovaný název v roce 1995 společností EOS, která je i v současnosti předním výrobcem strojů pro aditivní výrobu z kovu.

SLM (Selective Laser Melting ) – registrovaný název společnosti SLM, která je rovněž předním výrobcem strojů pro aditivní výrobu z kovu.

Výhody

1. Geometrická složitost:

• SLM a DMLS umožňují výrobu komplexních struktur, které by byly konvenčními metodami neekonomické nebo nemožné. Tento aspekt je obzvlášť užitečný při výrobě topologicky optimalizovaných dílů, které minimalizují materiálové náklady a zároveň zachovávají nebo zlepšují mechanické vlastnosti.

2. Materiálová rozmanitost:

• Rozmanitost materiálů, které lze použít s těmito technologiemi, je jedním z jejich největších přínosů. Mezi běžné materiály patří nerezová ocel, hliník, titan, kobalt-chrom, niklové slitiny jako Inconel a mnoho dalších. To umožňuje výrobu dílů pro různé aplikace od medicínských implantátů až po vysokoteplotní komponenty pro letectví.

3. Snížení hmotnosti:

• Optimalizace designu prostřednictvím SLM a DMLS může vést k významnému snížení hmotnosti dílů, což je důležité v oblastech jako letectví a automobilový průmysl, kde je každé snížení hmotnosti kritické pro palivovou účinnost a výkon.

4. Následné zpracování

• Možnost strojního obrábění a tepelného zpracování jako popouštění a kalení podobně jako u konvenčních materiálů.

Nevýhody

1. Přesnost

• Společnou nevýhodou těchto (a i jiných aditivních) technologií jsou relativně nízké přesnosti (obvykle ± 0,3 mm) a vyšší drsnosti povrchu (standardně od Ra = 6,3 μm), což snižuje jejich využití. To však lze řešit dodatečným konvenčním opracováním kritických rozměrů nebo použitím dílů v aplikacích, kde se nevyžadují vysoké přesnosti.

2. Doba dodání

• Další nevýhodou je relativně nízká produktivita, což souvisí s pomalým procesem sintrování průřezů a nanášení tenkých vrstev prášku, jakož i cyklem vyhřívání a chladnutí dané tiskové úlohy. Proto se v současnosti tyto technologie uplatňují především při kusové výrobě nebo v malých sériích.

3. Cena

• Vyšší cena pro masivní díly je v neposlední řadě jednou z hlavních nevýhod. To souvisí i s vysokou cenou jemného kovového prášku, který se vyrábí atomizací, což je finančně náročný proces. Proto je obvykle tato metoda výroby vhodná pro díly s menším objemem, které jsou již optimalizovány pro co nejmenší objem, např. prostřednictvím topologické optimalizace nebo generativního designu.

My v STEPANEK3D doporučujeme následující vodítko, které pomáhá s určením vhodnosti využití technologie SLM / DMLS. Obvykle je výroba pomocí těchto technologií rentabilní, pokud je splněna minimálně jedna, ideálně všechny 3 podmínky níže:

1. Pokud je největší rozměr dílu ideálně menší než 250 mm (i když umíme tisknout do největšího rozměru 390 mm, obvykle to není rentabilní),

2. Pokud je co nejvyšší tvarová složitost (kde je velký poměr úběru třísky k polotovaru nebo je díl tradičními metodami nevyrobitelný),

3. Pokud jde o nižší počty kusů (jednotky až desítky kusů, někdy i stovky kusů, pokud je vysoká přidaná hodnota dílů, které jsou optimalizovány pro tento způsob výroby a tradiční metody nejsou možné nebo jsou neefektivní). Pro vyšší počty kusů doporučujeme technologii Binder Jetting.

Typy kovového prášku

1. Nerezová ocel: Používá se pro své vlastnosti jako odolnost proti korozi a pevnost.

2. Titanové slitiny: Vysoká pevnost při nízké hmotnosti, ideální pro letectví a medicínu.

3. Hliníkové slitiny: Lehké a pevné, často se používají v automobilovém průmyslu.

4. Niklové slitiny (např. Inconel): Odolné vůči vysokým teplotám a korozi, běžně se používají v energetice a letectví.

5. Kobalt-chromové slitiny: Vysoká odolnost a pevnost, často se využívají v medicíně.

Více info v sekci materiály. Technologie SLM a DMLS představují revoluci v oblasti výroby kovových dílů a umožňují výrobu velmi složitých, detailních a mechanicky pevných komponentů pro širokou škálu průmyslových odvětví. Výběr správného stroje a materiálu je klíčový pro dosažení optimálních výsledků, a proto je důležité porozumět rozdílům mezi SLM a DMLS, jakož i možnostem, které tyto technologie nabízejí. Více informací o kovovém 3D tisku a jeho možnostech najdete i na následující stránce Kovový 3D tisk.