SLM Metall 3D bosib chiqarish texnologiyasi

SLM (Selective Laser Melting) - bu metall materiallarni 3D bosib chiqarishga qaratilgan ilg'or qo'shimchalar ishlab chiqarish texnologiyasi. Metall kukunini aniq eritish uchun lazer nuridan foydalangan holda, bu texnologiya murakkab uch oʻlchovli metall qismlarni qatlamma-qatlam quradi va ishlab chiqarish sanoatiga butlovchi qismlarni ishlab chiqarishning mutlaqo yangi usulini taklif etadi.

Sanoat 4.0 va aqlli ishlab chiqarish rivojlanishda davom etar ekan, tobora ko'proq kompaniyalar e'tiborini qo'shimcha ishlab chiqarishga qaratmoqda. Noyob shakllantirish printsipi va mukammal qismlar ishlashi bilan SLM metallni qayta ishlash sanoatida tobora muhim kuchga aylandi. Prototipni tekshirish vositasi sifatida boshlangan narsa endi to'g'ridan-to'g'ri foydalanishning yakuniy{3}}funktsional qismlarini ishlab chiqarishga qodir jarayonga aylandi va uni qo'llash chegaralari kengayishda davom etmoqda.

SLM texnologiyasi issiqlik manbai sifatida yuqori-energiyali lazer nuridan foydalanadi. Oldindan oʻrnatilgan uch oʻlchovli model maʼlumotlariga-kundan-lazer metall kukun qatlamini qatlamma-qavat skanerlaydi va eritadi. Lazer nurlari ta'sirida metall kukuni tez eriydi va qattiqlashadi, zich metall qattiq hosil qiladi. Qatlamning{6}}ketma-ket to'planishi- orqali yakunda to'liq metall qism quriladi. Bu jarayon an'anaviy qoliplarni yoki kesish asboblarini talab qilmaydi, ishlab chiqarish moslashuvchanligi va samaradorligini sezilarli darajada oshiradi.

Xususan, SLMni shakllantirish jarayoni odatda quyidagi asosiy bosqichlarni o'z ichiga oladi. Birinchidan, dizaynerlar 3D modellashtirish dasturidan foydalangan holda qismning raqamli dizaynini yakunlaydilar va modelni bir qator ikki -oʻlchovli kesma maʼlumotlariga boʻladilar. Keyinchalik, uskuna qurilish kamerasi ichiga bir xil metall kukun qatlamini (odatda 20-50 mikron qalinligi) yoyadi. Keyin lazer bu qatlamni kesilgan ma'lumotlarga ko'ra tanlab skanerdan o'tkazadi, bu esa kukunni bir zumda erib ketishiga va uning ostidagi ilgari hosil bo'lgan qatlam bilan metallurgiya bog'lanishiga olib keladi. Har bir qatlam skanerdan o'tkazilgandan so'ng, qurish platformasi bir qatlam qalinligi bilan pasayadi va qayta qoplash tizimi yangi kukun qatlamini yoyadi. Ushbu tsikl butun qism tugaguncha takrorlanadi.

Shakllanish sifatini ta'minlash uchun butun jarayon odatda inert gaz (masalan, argon yoki azot) bilan himoyalangan muhrlangan kamera ichida amalga oshiriladi, bu metall kukunining yuqori haroratlarda oksidlanishiga yo'l qo'ymaydi, aks holda bu qismning mexanik xususiyatlari va zichligiga ta'sir qiladi. Bundan tashqari, lazerni skanerlash yo'lini rejalashtirish, skanerlash tezligi, lazer kuchi va nuqta diametri kabi parametrlar bilan birga yakuniy qismning mikro tuzilishi, sirt pürüzlülüğü va ichki kuchlanish taqsimotiga bevosita ta'sir qiladi. Shuning uchun bu jarayon parametrlarini-tasvirlash SLMning asosiy texnik muammolaridan biridir.

Yuqori aniqlik: SLM texnologiyasi mikron{0}}darajadagi aniqlik nazoratiga erisha oladi, bu esa bosilgan metall qismlarning oʻlchami aniq va murakkab shakllarga ega boʻlishini taʼminlaydi.

Yuqori materiallardan foydalanish: Aniq lazer nazorati tufayli metall kukunidan foydalanish 90% dan oshishi mumkin, bu esa moddiy chiqindilarni sezilarli darajada kamaytiradi.

Dizayn erkinligi: SLM texnologiyasi an'anaviy ishlab chiqarish cheklovlari bilan cheklanmaydi va murakkab geometriyalar va ichki tuzilmalar bilan metall qismlarni chop etishi mumkin.

Qisqa ishlab chiqarish tsikli: Dizayndan tayyor qismgacha SLM texnologiyasi ishlab chiqarish tsiklini sezilarli darajada qisqartiradi va ishlab chiqarish samaradorligini oshiradi.

Ushbu to'rtta asosiy afzalliklardan tashqari, SLM texnologiyasi amaliy dasturlarda quyidagi qo'shimcha qiymatlarni ham taqdim etadi:

Yuqori mexanik xususiyatlar: Shakllantirish jarayoni tez erish va qotib qolishni o'z ichiga olganligi sababli, SLM qismlarining don tuzilishi an'anaviy quyma qismlarga qaraganda odatda nozikroq va bir xil bo'ladi. Ayrim metallar uchun SLM{1}}qayta ishlangan komponentlar hatto zarb qilingan qismlarnikidan ham kuchlilik va qattiqlikka erisha oladi.

Integratsiyalashgan shakllantirish qobiliyati: An'anaviy ravishda bir nechta komponentlarni payvandlash yoki yig'ishni talab qiladigan murakkab tuzilmalar SLM yordamida yagona integratsiyalangan qism sifatida chop etilishi mumkin, bu ko'p qismlarni yig'ish bilan bog'liq yig'ish xatolarini va potentsial ulanish nosozliklarini kamaytiradi.

Kichik{0}}partiyali, yuqori{1}}navli ishlab chiqarish uchun iqtisodiy samaradorlik: Kichik partiyalarni, yuqori darajada moslashtirilgan ishlab chiqarishni talab qiladigan qismlar uchun SLM qolipga ehtiyoj sezmaydi, bu esa-birlik narxini- sezilarli darajada kamaytirishi mumkin, bu esa uni-sanoat va shaxsiylashtirilgan talablar kabi yuqori darajadagi tibbiy qurilmalarga moslashtiradi.

Yengil dizaynni qoʻllab-quvvatlash: Topologiyani optimallashtirish va panjara konstruksiyalari dizayni yordamida SLM strukturaviy mustahkamlikni saqlab qolgan holda detalning ogʻirligini sezilarli darajada kamaytirishi mumkin, bu esa ogʻirlikni kamaytirishga qatʼiy talablarga ega boʻlgan aerokosmik va avtomobil sanoati uchun muhim-dir.

SLM texnologiyasi metall kukuni xomashyosiga - yuqori talablar qo'yadi, masalan, sharsimonlik, zarrachalar hajmining taqsimlanishi va oquvchanligi shakllanish sifatiga bevosita ta'sir qiladi. Hozirgi vaqtda SLM uchun sanoatda eng keng qo'llaniladigan metall materiallarga quyidagilar kiradi:

Zanglamaydigan po'latdan yasalgan seriyalar (masalan, 316L, 17-4PH): Yaxshi korroziyaga chidamlilik va yaxshi yumaloq mexanik xususiyatlarni taklif qiladi; tibbiy asboblar va oziq-ovqat mahsulotlarini qayta ishlash uskunalarida keng qo'llaniladi.

Titanium qotishma seriyasi (masalan, Ti6Al4V): O'zining mukammal o'ziga xos kuchi va biologik mosligi uchun baholanadi, bu uni aerokosmik tarkibiy qismlar va tibbiy implantlar uchun afzal qilingan materialga aylantiradi.

Alyuminiy qotishma seriyali (masalan, AlSi10Mg): engil vaznni nisbatan yuqori quvvat bilan birlashtiradi; odatda avtomobil qismlari va engil aerokosmik tarkibiy qismlarda qo'llaniladi.

Nikel{0}}asosidagi super qotishmalar (masalan, Inconel 718, Inconel 625): Yuqori haroratga-ajoyib chidamlilik va oksidlanishga chidamliligi; asosan samolyot dvigatellari va gaz turbinalarining issiq-seksiya qismlarida ishlatiladi.

Kobalt{0}}xrom qotishmalari: yaxshi eskirishga chidamliligi va biologik mosligi bilan tanilgan, tish restavratsiyasi va ortopedik implantlarda keng qo'llaniladi.

Moddiy tizimning uzluksiz kengayishi SLM texnologiyasining sanoat tarmoqlariga chuqurroq kirib borishi uchun mustahkam poydevor yaratdi.

SLMdan tashqari, metall qo'shimchalar ishlab chiqarish sohasi boshqa texnologik yo'nalishlar qatorida Elektron nurlarini eritish (EBM), to'g'ridan-to'g'ri metall lazerli sinterlash (DMLS) va selektiv lazerli sinterlash (SLS) ni ham o'z ichiga oladi. EBM bilan solishtirganda, SLM uskunasi odatda arzonroq va yuqori shakllanish aniqligini taklif qiladi, lekin uning qurish tezligi biroz sekinroq. SLS - bilan solishtirganda, asosan plastmassa va ba'zi metall kukunlarini qisman sinterlash uchun mo'ljallangan - SLM metall kukunini to'liq eritib yuboradi, buning natijasida yuqori zichlik va mexanik xususiyatlarga ega qismlar zarb qilingan qismlarga yaqinroq bo'ladi. Ushbu farqlovchi afzalliklar SLMga yuqori aniqlik va ishlashni talab qiluvchi funktsional metall qismlarni ishlab chiqarishda muhim o'rinni egallaydi.

Misol tariqasida Shenzhen JR Technology Co., Ltd.ning elektr uzatish va boshqarish bo'limini olaylik. Kompaniya SLM texnologiyasidan konformal sovutish kanallari bilan mog'or qo'shimchalarini ishlab chiqarish uchun foydalandi, bu esa kabel o'tkazgichlarini ishlab chiqarish uchun zarur bo'lgan ishlab chiqarish aylanishini keskin qisqartirdi. Qolib qo'shimchalarini qayta loyihalash va SLM afzalliklaridan foydalanish orqali kompaniya sovutish vaqtini 30 soniyadan 6 soniyagacha qisqartirdi va umumiy ishlab chiqarish tsiklini 60 soniyadan 14,7 soniyagacha qisqartirdi. Ushbu takomillashtirish nafaqat ishlab chiqarish samaradorligini oshirdi, balki ishlab chiqarish jarayonida hurda tezligini ham pasaytirdi.

Ishlash sinovida favvora{0}}tipi, ingichka U-simon va qalin spiral-simon kanal dizayni bo‘lgan qolip qo‘shimchalari sovutishning eng yaxshi ishlashini ko‘rsatdi. Ushbu dizaynlar oqim kanallarining shakli va o'lchamlarini optimallashtirish orqali sovutish samaradorligini maksimal darajada oshirdi. Shu bilan birga, SLM texnologiyasi murakkab sovutish kanallarini to'g'ridan-to'g'ri qolip qo'shimchalariga birlashtirishga imkon berdi va sovutish samaradorligini yanada oshirdi.

Ushbu kabel{0}}kabel qolipi qo'shimchasi misolidan tashqari, SLM texnologiyasi boshqa ishlab chiqarish sohalarida ham ko'plab natijalarni berdi. Aerokosmik sohada ma'lum bir samolyot dvigateli modelining yonilg'i soplosi SLM yordamida integral ravishda chop etildi, bu an'anaviy ishlab chiqarishda 20 dan ortiq komponentdan bitta qismga - qisqartirildi, nafaqat yig'ish murakkabligini sezilarli darajada kamaytirdi, balki umumiy og'irlikni taxminan 25% ga qisqartirdi. Tibbiy asbob-uskunalar sohasida bemorning KT tekshiruvi ma'lumotlari asosida tayyorlangan titanium qotishma ortopedik implantlar bemorning suyak tuzilishiga mos keladigan shaxsiy dizaynga erishish uchun SLM yordamida ishlab chiqarilgan; gözenekli panjara tuzilmalarining kiritilishi, shuningdek, suyak hujayralarining o'sishiga yordam beradi, bu esa implantning uzoq muddatli barqarorligini- yaxshilaydi. Avtomobil ishlab chiqarishda poyga va yuqori unumdorlikdagi avtomobillar ham SLM-dan osma qavslar, assimilyatsiya manifoldlari va yuqori mustahkamlik talablariga javob beradigan - qismlarni ishlab chiqarishda ham foydalanishni boshladilar va shu bilan birga vaznni sezilarli darajada kamaytirishga erishdilar.

Bu holatlar SLM texnologiyasi nafaqat ishlab chiqarishning bir bosqichida samaradorlikni oshirishi, balki tizimli qayta loyihalash orqali - - an'anaviy ishlab chiqarish jarayonlari mos kela oladigan mahsulotning butun hayoti davomida keng qamrovli qiymat yaratishi mumkinligini to'liq ko'rsatadi.

O'zining muhim afzalliklariga qaramay, SLM texnologiyasi hali ham amalda qo'llashda bir qancha qiyinchiliklarga duch kelmoqda. Birinchidan, asbob-uskunalar va xom ashyo xarajatlari nisbatan yuqori boʻlib qolmoqda -yuqori{2}}aniqlikdagi SLM uskunalari xarid qilish va texnik xizmat koʻrsatish uchun katta xarajatlarni talab qiladi, yuqori-sifatli metall kukunlari ham nisbatan qimmat, bu esa texnologiyaning sezgir mahsulotlarga-qoʻllanilishini maʼlum darajada cheklaydi. Ikkinchidan, qismning o'lchami uskunaning qurilish kamerasi o'lchamlari bilan cheklanadi, bu esa katta o'lchamli qismlarni bir qismda integral bosib chiqarishni qiyinlashtiradi; bunday qismlar ko'pincha bo'limlarda chop etilishi va keyin birlashtirilishi kerak. Bundan tashqari, shakllantirish jarayonida SLM qismlarida qoldiq kuchlanish paydo bo'ladi va agar keyingi issiqlik bilan ishlov berish to'g'ri nazorat qilinmasa, qismlar deformatsiyalanishi yoki hatto yorilishi mumkin. Bu stressni bartaraf etish{10}}va issiq izostatik presslash - kabi qoʻshimcha{8}}qayta ishlash bosqichlarini - yakuniy qism sifatini taʼminlashning ajralmas qismiga aylantiradi. Ishlab chiqarish samaradorligi nuqtai nazaridan SLM hali ham anʼanaviy yuqori hajmli ishlab chiqarish jarayonlariga nisbatan bir qismli{13}}qurilish tezligini oshirish imkoniyatiga ega, bu esa uskunalar ishlab chiqaruvchilarining koʻp-lazerli parallel skanerlash tizimlarini ishlab chiqishda davom etishining asosiy sababidir.

SLM texnologiyasi rivojlanishda va etuklashda davom etar ekan, uning ishlab chiqarishda qo'llanilishi doirasi kengayishda davom etadi. Kelajakda SLM aerokosmik, avtomobil ishlab chiqarish va tibbiy asboblarda yanada katta rol o'ynashi kutilmoqda. Shu bilan birga, metall kukunli materiallar innovatsiyalarni davom ettirib, xarajatlarning pasayishi bilan SLM texnologiyasining iqtisodiy samaradorligi yanada yaxshilanadi.

Texnologik evolyutsiya yoʻnalishiga nazar tashlaydigan boʻlsak, koʻp-lazerli parallel skanerlash tizimlarining tobora kengayib borishi SLM uskunalarini qurish samaradorligini yanada oshiradi, uning oʻrta- va-partiyali ishlab chiqarish stsenariylarida raqobatbardoshligini oshiradi. Sun'iy intellekt va mashinani o'rganishni joriy etish, shuningdek, jarayon parametrlarini oqilona optimallashtirishga yordam beradi va qurilish jarayonida real{4}}vaqt sifatini kuzatish imkonini beradi, operator tajribasiga bo'lgan ishonchni kamaytiradi va mahsulot rentabelligining izchilligini oshiradi. Ayni paytda, -qayta ishlashdan keyingi avtomatlashtirish uskunalari - rivojlanishi bilan, shu jumladan, avtomatlashtirilgan kukunni tozalash, avtomatlashtirilgan qo‘llab-quvvatlashni olib tashlash va sirtni avtomatlashtirilgan tozalash - bu bosqichlardagi samaradorlik sezilarli darajada yaxshilanadi, bu esa bosib chiqarishni yakunlashdan qismlarni yetkazib berishgacha bo‘lgan umumiy aylanish vaqtini yanada qisqartiradi.

Amaldagi stsenariylarni kengaytirish nuqtai nazaridan, mavjud aerokosmik, tibbiyot va avtomobil sohalaridan tashqari, energiya uskunalari (masalan, vodorod yonilg'i xujayralari uchun bipolyar plitalar, asosiy yadroviy energiya komponentlari), qolib ishlab chiqarish (konformal sovutish qoliplari kabi) va maishiy elektronika kabi rivojlanayotgan sohalar asta-sekin SLM texnologiyasining yangi o'sish nuqtalariga aylanmoqda. Standartlar tizimlari etuk bo'lishi va sanoat zanjirining yuqori va quyi oqimi muvofiqlashtirilgan holda rivojlanishi bilan SLM texnologiyasi ishlab chiqarishning kengroq landshaftida tobora muhim rol o'ynashini taxmin qilish mumkin.

Samarali metall 3D bosib chiqarish yechimi sifatida SLM yuqori aniqlik, yuqori materiallardan foydalanish, dizayn erkinligi va qisqa ishlab chiqarish tsikllari bilan ishlab chiqarish sanoatiga inqilobiy o'zgarishlar kiritdi. Texnologiya va uning ilovalarini doimiy ravishda optimallashtirish orqali SLM texnologiyasi ishlab chiqarish sanoatini o'zgartirish va modernizatsiya qilish uchun kuchli qo'llab-quvvatlovchi yanada kengroq sohalarda qo'shimcha yutuqlar va innovatsiyalarga erishishi kutilmoqda.

Mahsulot ishlashini yaxshilash, ishlab chiqish davrlarini qisqartirish va tizimli engillashtirish va shaxsiy moslashtirishga erishishga intilayotgan ishlab chiqarish korxonalari uchun SLM texnologiyasini chuqur tushunish va to'g'ri qo'llash ishlab chiqarishning kelajakdagi raqobatdosh ustunligini ta'minlash yo'lidagi muhim qadam bo'ladi.