DMLS (прямое металлическое лазерное спекание) 3д

  • автор:

DMLS (Direct Metal Laser Sintering — прямое металлическое лазерное спекание) — технология прямого лазерного плавления металла (DMLM). Или лазерной сварки в порошковом слое (LPBF). Она точно формирует сложные геометрические формы. Которые невозможны при других способах изготовления металла.

3D-печать не ограничивается только пластиком. Дальше Вы узнаете все о прямом металлическом лазерном спекании Direct Metal Laser Sintering. Одной из немногих технологий 3D-печати, способной изготавливать детали непосредственно из металла.

Что такое DMLS

Что такое DMLS (Direct Metal Laser Sintering)?

Прямое металлическое лазерное спекание (DMLS — Direct Metal Laser Sintering) — это одна из немногих технологий 3D-печати, которая напрямую создает металлическую деталь из своей трехмерной компьютерной модели.

Этот процесс является развитием порошковой металлургии (ПМ). Технологии формования металлов, которая использует тепло и давление для формирования порошковых металлических деталей.

Рабочим материалом для этого процесса 3D-печати является тонко измельченный металл. Обычно размер частиц металла составляет 20-40 микрометров. Размер и форма частиц ограничивают детальное разрешение конечной детали. Меньший размер металлических частиц и меньшие отклонения обеспечивают лучшее разрешение.

Другими пределами разрешения в этой технологии являются высота слоя и размер лазерного пятна. Как и в других процессах 3D-печати, модель делится на множество тонких слоев. Которые затем печатаются один за другим для создания конечной части. Высота слоя для печати приблизительно равна максимальному размеру используемого металлического порошка.

DMLS и SLM

Прямое металлическое лазерное спекание (DMLS — Direct Metal Laser Sintering) и технология селективного лазерного плавления (SLM — Selective Laser Melting) очень похожи. Разница между этими двумя процессами заключается в температуре, используемой для плавления металлического порошка.

Технология селективного лазерного плавления нагревает металлический порошок до полного растворения в жидкости. DMLS не плавит металлический порошок. В результате требуется меньше энергии. Но спекание нагревает частицы настолько, что их поверхности свариваются друг с другом.

Прямое металлическое лазерное спекание работает с металлическими сплавами. Или смеси металлов. Поскольку он не плавит металлический порошок. В то время как технология селективного лазерного плавления лучше всего работает с чистыми металлами.

Процессы DMLS и SLM функционально одинаковы. Используются порошковые металлы, лазеры сплавляют частицы металла. В результате все остальные их внутренние процессы следуют тому же сценарию.

Единственная количественная разница между этими двумя показателями — это температура, возникающая на поверхности металлического порошка. Проще говоря, SLM нагревает металл сильнее, чем DMLS.

Достаточно ли этой разницы температур, чтобы назвать эти две технологии отличными? Да, если верить патентам, лицензиям и маркетингу.

Правовая история

Правовая история Direct Metal Laser Sintering

История DMLS (Direct Metal Laser Sintering) начинается в 90-х годах с изобретения селективного лазерного спекания (SLS). Это патент Карла Декарда, срок действия которого истек. Параллельно EOS (компания в Мюнхене, Германия) также разрабатывала технологии аддитивного производства. В том числе лазерное спекание для пластмасс и металлов.

Достижения этой технологии продолжались с соответствующими лицензионными соглашениями. И юридическими баталиями. Пока EOS в конечном итоге не получила всемирные права на технологию селективного лазерного плавления.

Затем компания стала продвигать технологию DMLS (рожденную от SLS). Первые коммерческие принтеры DMLS выпущены в 1995 году. В итоге EOS и сегодня остается лидером в технологии DMLS (Direct Metal Laser Sintering).

Технология SLM была разработана в то же время, что и прямое металлическое лазерное спекание. (Институт лазерных технологий Фраунгофера в Аахене, Германия). Эта технология развивалась в последующие годы. Хотя и имела множество проблем с лицензированием и судебными делами.

Эти вопросы были связаны не с самой технологией, а с нарушением лицензионных соглашений. EOS также проявляет интерес к технологии SLM, заключая лицензионные соглашения с Trumph GmbH. Хотя делает упор на DMLS.

Как работает DMLS (Direct Metal Laser Sintering)

DMLS (Direct Metal Laser Sintering) следует основной последовательности процессов для большинства технологий 3D-печати. Это создание модели, среза и печати слой за слоем. Как только 3D-модель создана и нарезана с помощью соответствующего программного обеспечения, код, необходимый для принтера для изготовления детали, подается на принтер. И физический процесс может начаться.

Для начала бункер принтера DMLS заполняется желаемым металлическим порошком. Нагреватели принтера доводят порошок до температуры, близкой к диапазону спекания сплава. В результате в принтере используется инертный газ. Он защищает нагретый порошок и детали при сборке.

Сборка начинается с нанесения тонкого слоя металлического порошка на платформу для сборки. Затем лазер начинает свой путь для этого слоя, выборочно спекая порошок в твердое вещество. В результате последовательность дозирования слоя и спекания продолжается до завершения детали.

После того как деталь остыла, окружающий сыпучий металлический порошок удаляется из принтера. Последние шаги включают удаление поддержки. А также любую необходимую последующую обработку.

Детали DMLS можно обрабатывать как металлические детали, изготовленные обычной металлообработкой. Это может включать, например, механическую обработку, термическую обработку или чистовую обработку поверхности.

Эти технологические этапы схожи с SLM. Только мощность лазера увеличивается до «плавления».

DMLS - преимущества и ограничения

DMLS — преимущества и ограничения

DMLS и SLM имеют много преимуществ и ограничений. Поскольку они функционально одинаковы. За некоторыми исключениями. Естественно, оба имеют много преимуществ перед другими технологиями 3D-печати.

Например, создание объекта слой за слоем обеспечивает эффективное и доступное производство сложных внутренних и внешних геометрий. Но это просто невозможно при вычитании (механическая обработка) или формировании.

Тем не менее, давайте посмотрим на некоторые вещи, которые выделяют DMLS и SLM.

Преимущества

Прямая металлическая печать:

Прямое металлическое лазерное спекание и SLM могут производить металлические детали напрямую.

Прямое металлическое лазерное спекание можно использовать с металлическими сплавами или чистыми металлами, не влияя на свойства материала. Даже смеси порошков (например, алюминия и нейлона) могут быть успешно напечатаны.

Разнообразие материалов:

Между DMLS и SLM доступен широкий ассортимент порошков из металла и металлических сплавов. Включая стали, нержавеющие стали, алюминий, титан, никелевые сплавы, хром кобальта и драгоценные металлы.

Сильные, функциональные детали:

Свойства готовой детали сравнимы с деталями, отлитыми из того же материала. Сильные, функциональные металлические детали производятся с помощью процесса DMLS. SLM может произвести более прочную деталь, плавя металл.

Конечные детали имеют хорошие механические свойства во всех направлениях. (Некоторые методы 3D-печати — например, FDM — имеют тенденцию быть слабыми по крайней мере в одном направлении.)

Перерабатываемый материал:

Металлический порошок, который не спекается и не расплавляется, можно использовать повторно.

Ограничения

Высокая цена:

Прямое металлическое лазерное спекание и SLM имеют самые высокие цены на процессы 3D-печати. Машины и материалы дорогие, а процесс медленный.

Пористые части:

Готовые детали DMLS являются пористыми по отношению к расплавленной металлической части. Пористость можно контролировать. Но не устранять в процессе или во время последующей обработки.

Мелкие детали:

Большинство принтеров DMLS (Direct Metal Laser Sintering) имеют относительно небольшие объемы сборки.

DMLS - инновационные применения

DMLS (Direct Metal Laser Sintering) — инновационные применения

Немногие процессы 3D-печати способны напрямую печатать объекты, используя металл. Эта способность делает технологию прямое металлическое лазерное спекание популярной при изготовлении сложных деталей из высокоэффективных металлов и сплавов.

Области, которые получают большую пользу от использования DMLS (Direct Metal Laser Sintering)? Это медицинская, стоматологическая и аэрокосмическая промышленность. Их детали часто требуют использования высокопроизводительных или экзотических материалов.

Прямое металлическое лазерное спекание может создавать детали, которые просто невозможно изготовить с использованием традиционных технологий металлообработки.

Медицина:

Индивидуальное протезирование может быть смоделировано и напечатано из таких материалов, как титановые сплавы, для замены частей костей, потерянных в результате несчастного случая или болезни.
Они обладают высокой прочностью, устойчивы к атакам со стороны тела. А пористость способствует росту кости в протезную структуру. Самое главное, что каждый протез может быть легко сделан уникальным для отдельного пациента.

Стоматология:

Протезирование, мосты, коронки и частичные зубные протезы легко моделируются специально для пациента. А затем печатаются из высокопрочных материалов, таких как хром кобальта. Индивидуальная подгонка, прочность и долговечность быстро доступны в процессе печати DMLS.

Авиация и космонавтика:

Прямое металлическое лазерное спекание является ключевой частью сокращения количества деталей. А также создания сложных геометрий и снижения веса при сохранении или увеличении прочности и долговечности деталей.

Детали DMLS (прямое металлическое лазерное спекание) используются в коммерческих самолетах и ​​ракетах. От простых кронштейнов до сложных деталей турбины и зондов. Можно производить даже полный выпуск ракет.

Лицензия. Текст «Прямое лазерное спекание металлов (DMLS) — простое объяснение» от All3DP лицензируется в соответствии с международной лицензией Creative Commons Attribution 4.0

Все новости в наших группах: вконтакте, twitter, facebook