Технология SLM (селективное лазерное спекание металлических порошков) – активно развивающаяся технология аддитивного производства, которая с каждым годом находит все больше применения у конструкторов и технологов для изготовления новых изделий из металла. Мы в своих следующих статьях обязательно остановимся на примерах таких изделий, чтобы продемонстрировать возможности SLM печати и целесообразность ее применения для решения той или иной задачи.
В данной статье мы хотим рассказать о всех этапах изготовления деталей из металла по технологии SLM.
Процесс изготовления деталей по технологии SLM реализуется в несколько этапов:
- Проработка припусков и оптимизация конструкции
- Разработка управляющей программы
- Выращивание металлических заготовок на SLM-принтере
- Термообработка выращенных заготовок
- Снятие заготовок с платформы построения
- Удаление поддерживающих структур, зачистка мест их крепления и пескоструйная обработка заготовок
- Обработка выращенных заготовок на металлорежущем оборудовании
-
Проработка припусков и оптимизация конструкции для SLM печати
Как у любой технологии производства, 3д-печать металлом имеет свои особенности. Зачастую заказчик не до конца знает специфику SLM-печати и при проектировании не учитывает особенности технологии, поэтому перед выращиванием заготовок проводится оптимизация их конструкции (если это допускается). Требуемые изменения по рекомендации от технологов 3д-печати согласовываются с разработчиками, и вносятся в конструкцию. Например, изменяется форма внутренних каналов на каплевидную, чтобы избавиться от поддерживающих структур внутри данных каналов.
Также прорабатываются и вносятся необходимые припуски для последующей постобработки. На картинке ниже красным выделены размеры, которые должны быть скорректированы в модели, чтобы выращенную заготовку после выращивания можно было обработать согласно чертежу.
-
Разработка управляющей программы для SLM печати
На данном этапе технолог определяет оптимальное расположение заготовки на платформе построения, учитывая множество условий, а именно:
- минимальный объем поддержек (стоимость поддержек включается в стоимость выращенных заготовок, т.е. чем меньше поддержек, тем дешевле выращенная заготовка; а также меньший объем поддержек можно быстрее удалить);
- минимальная высота построения (высота построения существенно влияет на время выращивания сборки, следовательно, на себестоимость заготовок);
- удобство удаления выращенных поддержек;
- минимальные риски образования дефектов во время построения (внутренние напряжения, образования переходов из-за резкого изменения сплавляемого сечения и т.д.);
- особенности конструкции детали.
Далее выполняется проектирование поддерживающих структур. Технолог определяет необходимую плотность поддержек, их тип и места расположения. Во многом качество проработки данного этапа зависит от опыта технолога, так как требуется сделать оптимальный проект с минимальным количеством поддерживающих структур и при этом минимальными рисками по образованию дефектов или остановки SLM-принтера при выращивании сборки.
После проработки поддерживающих структур, заготовки компонуются на платформе построения, и формируется управляющая программа, которая уже отправляется на SLM принтер.
-
Выращивание металлических заготовок на SLM принтере
На самом процессе выращивания не будем заострять внимание, он стандартный. Порошок послойно настилается, и лазером по программе сплавляется нужное сечение.
После выращивания излишки порошка очищаются, платформа с заготовками вынимается из камеры SLM принтера и передается на термообработку. Требуется отметить, что перед термообработкой нужно тщательно удалить весь металлический порошок из внутренних каналов и из поддержек. иначе при термообработке остатки металлического порошка спекутся, что усложнит удаление поддержек и постобработку. А в случае засорения внутренних каналов спеченным порошком, выращенные заготовки невозможно будет доработать.
-
Термообработка выращенных заготовок на SLM принтере
После выращивания заготовки на платформе построения проходят термообработку. Термообработка в первую очередь необходима для снятия внутренних напряжений, которые накопились во время выращивания заготовок. Описание проблемы внутренних напряжений мы затрагивали ранее в своей статье. В зависимости от сплава, из которого была выращена заготовка, используется та или иная термообработка. Например, заготовки из нержавеющей стали 316L обычно термо обрабатывают в муфельных печах при 750 0С, выдержка 2-3 часа. Заготовки из инконель 718 уже обрабатываются в среде аргона за несколько циклов.
-
Снятие заготовок с платформы построения после SLM-печати
В зависимости от материала изготовления, заготовки могут быть срезаны на ленточной пиле или на электроэрозионном станке. Для этого заготовки на этапе проектирования поддерживающих структур поднимают над платформой построения на 3-4 мм. Далее заготовки передаются на постобработку, а плиты построения на фрезеровку или шлифовку.
-
Удаление поддерживающих структур, зачистка мест их крепления и пескоструйная обработка заготовок после SLM-печати
Поддерживающие структуры удаляются вручную при помощи слесарного инструмента (зубило, кусачки, плоскогубцы и т.д.). Технологии автоматического удаления поддержек на данный момент не существует. После удаления поддержек в местах их крепления остаются остатки зубцов, а также грубая поверхность. Обрабатываются данные дефекты при помощи бор-машины и финально в пескоструйной камере. В некоторых случаях полученная заготовка может использоваться в качестве конечного изделия и не требует дополнительной обработки на металлорежущем оборудовании. На рисунке ниже представлена заготовка после грубого удаления поддерживающих структур.
-
Обработка заготовок на металлорежущем оборудовании после SLM печати
Полученные заготовки можно по требованию подвергнуть дополнительной механической обработке, чтобы получить деталь с соответствующими требованиям чертежа размерами. В зависимости от требований чертежа проводится та или иная дополнительная обработка. На рисунках ниже представлен пример заготовки, для которой проводилась дополнительная обработка каналов и посадочного фланца на фрезерном чпу-станке.
Специалисты компании ООО «ИЦ АТ» имеют большой опыт выполнения проектов по изготовлению деталей по технологии SLM из различных сплавов. Мы готовы предложить своим заказчикам широкий перечень SLM оборудования и материалов. Наши технологи проведут все этапы изготовления деталей, от проработки оптимизации конструкции до механической обработки выращенных заготовок. Выполнить проработку своего проекта Вы можете, отправив свой запрос на почту project@rt-ecat.ru, оставив заявку на сайте или позвонив по телефону: 8 (901) 488-42-18.