پرینت سه بعدی فلزی SLM

پرینت سه بعدی فلزی SLM، مخفف Selective Laser Melting یا «ذوب لیزری انتخابی»، روشی از ساخت افزایشی است که در آن لایه‌ای نازک از پودر فلز روی صفحهٔ ساخت پخش می‌شود و پرتو لیزر پرقدرت، مقطع همان لایه را کاملاً ذوب می‌کند. با تکرار این چرخه، قطعه‌ای فلزی و متراکم ساخته می‌شود که خواص مکانیکی آن به قطعات فلزی ساخته‌شده با روش‌های سنتی نزدیک است.

SLM از خانوادهٔ «ذوب بستر پودر» (Powder Bed Fusion) است و برای قطعات فلزی با هندسهٔ پیچیده، کانال‌های داخلی، ساختارهای مشبک و طراحی‌های بهینه‌شده به کار می‌رود؛ جایی که ماشین‌کاری CNC یا ریخته‌گری یا ممکن نیست یا در تیراژ کم به‌صرفه نیست. همین فناوری با نام DMLS (Direct Metal Laser Sintering) هم شناخته می‌شود؛ در دستگاه‌های امروزی هر دو پودر فلز را کاملاً ذوب می‌کنند و تفاوتشان بیشتر در نام تجاری است.

مادهٔ اولیه

پودر فلز اتمایزشده

روش ساخت

ذوب کامل با لیزر در محیط گاز بی‌اثر

مزیت اصلی

قطعات فلزی پیچیده، سبک‌شده و یکپارچه

محدودیت اصلی

هزینهٔ بالاتر، ابعاد محدود و نیاز به پس‌پردازش

آشنایی با پرینت سه بعدی Binder Jet

• 316Lمقاوم به خوردگی

  فولاد ضدزنگ 316L

  فولاد زنگ‌نزن آستنیتی با مقاومت بالا در برابر خوردگی و مواد شیمیایی؛ برای تجهیزات صنعتی، غذایی و دریایی.

  مشاهدهٔ فلز
• Aluminiumسبک و رسانای حرارت

  آلومینیوم

  سبک با رسانایی حرارتی خوب و مقاومت مناسب در برابر خوردگی؛ برای براکت‌ها، مبدل‌های حرارتی و قطعات سبک‌شده.

  مشاهدهٔ فلز
• Titaniumسبک و بسیار مستحکم

  تیتانیوم

  نسبت استحکام به وزن بسیار بالا و مقاومت عالی در برابر خوردگی؛ برای هوافضا، خودروهای ویژه و قطعات سبک.

  مشاهدهٔ فلز
• Cobalt Chromeسخت و مقاوم به سایش

  کبالت کروم

  سختی، مقاومت سایشی و پایداری حرارتی بالا؛ برای قطعات دندانی، ابزار و قطعات صنعتی در شرایط سخت.

  مشاهدهٔ فلز
• Maragingبیشترین استحکام

  فولاد ماریجینگ

  پس از پیرسختی به استحکام و سختی بسیار بالا می‌رسد؛ برای ابزار، اینسرت قالب و قطعات پرتنش.

  مشاهدهٔ فلز
• Nickel Alloyمقاوم به دمای بسیار بالا

  آلیاژ نیکل

  پایداری در دما و خوردگی شدید؛ برای قطعات داغ در صنایع انرژی، هوافضا و فرایندهای شیمیایی.

  مشاهدهٔ فلز

همهٔ متریال‌های پرینت سه بعدی

• آزادی کامل در طراحی

  هندسه‌های پیچیده، شبکه‌های مشبک داخلی و فرم‌های ارگانیک که با تراشکاری و فرزکاری ساخته نمی‌شوند.

• یکپارچه کردن مجموعه‌ها

  چند قطعهٔ مونتاژی در یک قطعهٔ یکپارچه ساخته می‌شود؛ اتصال‌ها، جوش‌ها و زمان مونتاژ حذف می‌شوند.

• سبک‌سازی با بهینه‌سازی توپولوژی

  با طراحی برای ساخت افزایشی، وزن قطعه به‌شدت کم می‌شود و استحکام لازم حفظ می‌شود.

• قطعات متراکم و مستحکم

  انجماد سریع ساختاری ریزدانه می‌سازد؛ چگالی قطعات معمولاً بیش از 99 درصد است و خواصشان به قطعات فلزی سنتی نزدیک است.

• ضایعات کمتر مواد

  فقط پودری که ذوب می‌شود مصرف می‌شود و پودر ذوب‌نشده پس از الک کردن دوباره قابل استفاده است.

• نمونه‌سازی سریع با فلز نهایی

  بدون ساخت قالب فلزی، نمونه با همان فلز نهایی ساخته و آزمون می‌شود.

1. 1

   تنش‌گیری حرارتی

   به دلیل گرادیان حرارتی شدید هنگام ساخت، قطعه پیش از جدا شدن از صفحه در کوره تنش‌گیری می‌شود تا تاب برندارد.

2. 2

   جداسازی و حذف ساپورت

   قطعه از صفحهٔ ساخت جدا می‌شود و ساختارهای پشتیبان فلزی به‌صورت مکانیکی برداشته می‌شوند.

3. 3

   سندبلاست و پرداخت سطح

   سطح زبر خام با سندبلاست یکنواخت می‌شود و در صورت نیاز پولیش یا پرداخت تکمیلی می‌گیرد.

4. 4

   عملیات حرارتی تکمیلی

   برخی فلزات، مانند فولاد ماریجینگ، برای رسیدن به سختی و استحکام نهایی، عملیات حرارتی ویژه می‌گیرند.

5. 5

   ماشین‌کاری سطوح دقیق

   سطوح تماسی، سوراخ‌های دقیق و رزوه‌ها با CNC به تلرانس موردنیاز می‌رسند؛ برای همین در طراحی برایشان اضافه‌تراش در نظر گرفته می‌شود.

• هوافضا

  براکت‌های سازه‌ای سبک‌شده، قطعات موتور و انژکتورهای سوخت با مقاومت حرارتی بالا و وزن کمتر.

  پرینت سه بعدی در هوافضا

• ابزارسازی و قالب

  اینسرت قالب با کانال‌های خنک‌کاری هم‌شکل (Conformal Cooling) که زمان چرخهٔ تزریق را کم می‌کند.

  پرینت سه بعدی در تولید انبوه

• خودروسازی

  منیفولدها، قطعات سیستم تعلیق و مبدل‌های حرارتی برای خودروهای مسابقه‌ای، کانسپت و تیراژ کم.

  پرینت سه بعدی در خودروسازی

• پزشکی

  در این صنعت، ابزار جراحی و ساختارهای متخلخل از تیتانیوم و کبالت کروم با این فناوری ساخته می‌شوند؛ کاربردهای کاشتنی به مجوزهای ویژه نیاز دارند.

  پرینت سه بعدی در پزشکی

• دندانپزشکی

  فریم‌های فلزی و قطعات دندانی سفارشی از آلیاژ کبالت کروم.

  پرینت سه بعدی در دندانپزشکی

• انرژی و صنایع فرایندی

  قطعات پیچیدهٔ پمپ، شیر و روتور در معرض خوردگی، فشار و دمای بالا.

  پرینت سه بعدی در مهندسی

نمونه کارها و مطالعه‌های موردی

مقایسهٔ همهٔ تکنولوژی‌های پرینت سه بعدی

1. زاویهٔ شیب و ساپورت

   سطوحی که با سطح افقی زاویهٔ کمتر از حدود 45 درجه دارند به ساپورت نیاز دارند؛ ساپورت در فلز گرما را هم دفع می‌کند و برداشتنش هزینه دارد.

2. ضخامت دیواره

   دیواره‌های بسیار نازک در معرض تاب‌برداشتن‌اند؛ ضخامت مناسب به فلز و ارتفاع دیواره بستگی دارد و کارشناسان پیشنهاد می‌دهند.

3. سوراخ‌ها و کانال‌های داخلی

   سوراخ‌های افقی بزرگ را قطره‌ای یا لوزی طراحی کنید تا بدون ساپورت ساخته شوند، و برای خروج پودر از حفره‌های داخلی مسیر تخلیه بگذارید.

4. اضافه‌تراش برای ماشین‌کاری

   روی سطوح دقیق، تماسی و رزوه‌ها اضافه‌تراش در نظر بگیرید تا پس از پرینت با CNC به تلرانس نهایی برسند.

5. یکپارچه‌سازی و سبک‌سازی

   به‌جای کپی طرح ماشین‌کاری، قطعه را برای ساخت افزایشی بازطراحی کنید: ادغام قطعات، ساختار مشبک و بهینه‌سازی توپولوژی.

6. ابعاد

   قطعات بزرگ‌تر از حجم ساخت را برای تقسیم یا بازطراحی بررسی کنید؛ کارشناسان راه مناسب را پیشنهاد می‌دهند.

خدمات طراحی و بازطراحی برای پرینت

• حجم فلزحجم قطعه به‌همراه ساپورت‌ها
• ارتفاع ساختزمان ساخت بیشتر به ارتفاع و سطح مقطع لایه‌ها بستگی دارد
• نوع فلزتیتانیوم و آلیاژ نیکل گران‌تر از فولاد ضدزنگ و آلومینیوم‌اند
• پس‌پردازشتنش‌گیری، حذف ساپورت، سندبلاست و عملیات حرارتی
• ماشین‌کاریسطوح و سوراخ‌هایی که تلرانس دقیق می‌خواهند
• تعدادچیدمان چند قطعه روی یک صفحه هزینهٔ هر عدد را کم می‌کند

برای استعلام، فایل STEP قطعه و در صورت وجود نقشهٔ فنی با تلرانس‌ها را بفرستید و فلز، تعداد و کاربرد قطعه را بنویسید؛ کارشناسان مادا تکنولوژی پیش از ساخت، امکان‌پذیری، فلز مناسب و نیاز به ماشین‌کاری را بررسی می‌کنند.