ДМЛС Это быстрый производственный процесс, поскольку детали, изготовленные с помощью металлических добавок, применяются в различных областях промышленности. Его большая свобода проектирования, упрощение и консолидация компонентов лучше всего подходят для производства деталей по индивидуальному заказу или в средних объемах.
Процесс печати DMLS
DMLS — это технология плавления порошков, в которой используется лазерная система для плавления металлического порошка слой за слоем. Каждый слой или фрагмент представляет собой геометрию поперечного сечения детали определенной высоты, эти слои и фрагменты вместе составляют целую деталь. Металл конечной толщины подвергается воздействию лазерной системы для процесса спекания, а затем повторяется этот процесс по мере завершения всех слоев. Поскольку лазер плавит металлические порошки, текущий слой также сплавляется с предыдущими слоями. Размер детали и параметры принтера будут определять время производства.
Как и в типичной машине DMLS, лазерная система сканирует верхнюю поверхность слоя, спекая порошок в склеенный срез поперечного сечения определенной высоты. Платформа сборки опускается ниже после спекания, затем лезвие с новым покрытием проходит по порошковому слою новым слоем металлического порошка. Платформа для сбора опускается ниже для размещения переливающегося порошка. Этот процесс повторяется до тех пор, пока не будут завершены конечные детали, состоящие из тысяч слоев толщиной в тысячи микронов.
После процесса изготовления нам понадобится ленточная пила или проволочная электроэрозионная обработка, чтобы удалить готовые детали со сборочной платформы после того, как смахнут рыхлый порошок.
ДМЛС проектирование
В процессе проектирования DMLS существует несколько рекомендаций по проектированию, эти принципы помогут нам добиться высокого качества, отличного качества поверхности и высокой точности размеров. Хотя большинство рекомендаций по проектированию зависят от материалов для печати и параметров лазера, рекомендации по геометрии гарантируют, что детали конструкции будут соответствовать ожиданиям.
Общее руководство по проектированию DMLS
Толщина стен: Для большинства металлических материалов минимальная толщина стенки 0,4 мм обеспечит успешный процесс печати DMLS.
Диаметр штифта: Минимальный диаметр штифта 1 мм является надежным, тогда как меньшие диаметры уменьшают резкость контура.
Размер отверстия: Отверстия диаметром от 0,5 мм до 6 мм можно надежно создавать без дополнительной поддержки. Ориентацию определяют опору без отверстий диаметром от 6 до 10 мм. Отверстия диаметром более 10 мм нуждаются в опорных конструкциях.
Выходное отверстие: в полых металлических деталях необходимы выпускные отверстия для удаления рыхлого металлического порошка. Рекомендуемый диаметр отверстий составляет 2–5 мм. Множественные выпускные отверстия улучшат эффективность удаления порошка.
Свесы: минимальный угол свеса без опоры в большинстве случаев составляет 45 градусов.
Неподдерживаемые края: максимальная длина консольных свесов – 0,5 мм, горизонтальные свесы с опорой с обеих сторон могут достигать 1 мм.
Соотношение сторон: максимальное соотношение вертикальной высоты к сечению составляет 8:1, что обеспечит устойчивость печатаемых деталей на рабочем столе.
Толерантность: допуск в направлении печати составляет ± 1 толщина слоя, в направлении xy достижимый допуск составляет ± 0,127 мм.
Материальная поддержка
Из-за высоких температур в процессе DMLS и его естественного послойного построения нам необходимо опорные структуры для подключения неподдерживаемой геометрии к построению платформы, а также для работы в качестве теплоотвода. Вспомогательные материалы играют важную роль при проектировании DMLS, поэтому необходимо учитывать два фактора:
- DMLS спекает слои металлических порошков при высокой температуре, каждый слой требует твердого материала, а не рыхлого порошка в SLS. Для этого сначала будут напечатаны опорные конструкции, а затем поверх них могут быть построены сплошные секции, которые не прикреплены к рабочей пластине.
- Различные процессы охлаждения в каждом слое создают остаточное напряжение, которое приводит к скручиванию и деформации. Поддерживающий материал отводит тепло от недавно напечатанных участков, а также закрепляет их на твердой основе.
Поддерживающий материал потребует дополнительных затрат, и его необходимо будет удалить после завершения процесса печати. Кроме того, постобработка контактной поверхности с опорным материалом должна обеспечить такую же чистоту поверхности на неподдерживаемой поверхности.
Качество поверхности
Как и в процессе проектирования, нам нужно, чтобы поверхность презентационной стороны была гладкой, поэтому требуется постобработка. Нам нужны некоторые шаги для улучшения качества поверхности с помощью выбора ориентации детали.
- Поверхности, обращенные вверх, имеют более острые края и лучшее качество поверхности, чем обращенные вниз.
- Чтобы избежать ступенчатого эффекта на поверхности, угол плоскости должен быть больше 20 градусов относительно горизонта.
Ограничения процесса
Расходы
Стоимость материалов DMLS очень высока, поэтому традиционная технология производства может быть более рентабельной, особенно при крупномасштабном производстве. DMLS наиболее подходит для изготовления сложных и нестандартных деталей или деталей особой геометрии, которые невозможно изготовить традиционным методом.
Проектирование для аддитивного производства
Существует ошибочное представление о DMLS, согласно которому любое приложение, разработанное для обычного производства, может быть преобразовано в решение DMLS. Если детали предназначены для обычного производства, они не подходят для 3D-печати. Если деталь имеет большое соотношение размера и сложности без дополнительной ценности или функциональных возможностей, ее можно спроектировать для DMLS.
Размер товара
DMLS производит меньший объем детали по сравнению с традиционной технологией, ее средний объем составляет 250 мм х 250 мм х 300 мм.
Сложность машины
Машина DMLS не работает по принципу «подключай и работай», как система полимеров, большинство машин DMLS имеют промышленные размеры, которые требуют строгих правил эксплуатации, погрузочно-разгрузочных работ, постобработки и технического обслуживания.
Заключение
В процессе проектирования DMLS поддержка является решающим фактором для оптимизации геометрии и размещения, экономии средств и времени. Ориентация детали учитывается для получения более острых кромок и лучшего качества поверхности.