Технологія SLM
Промислова SLM установка EOSINT M 280
Вибіркова лазерна плавка (SLM) – метод адитивного виробництва, який використовує лазери високої потужності (як правило, ітербієві волоконні лазери) для створення тривимірних фізичних об'єктів за рахунок плавки металевих порошків.
Офіційним терміном для опису технології є «лазерне спікання», хоча він дещо відповідає дійсності, оскільки витратні матеріали піддаються не спіканню, а повній плавці до утворення гомогенної маси. Альтернативно процес може називатися прямим лазерним спіканням металів (DMLS) у разі використання металевих порошків, а також LaserCUSING (фірмова назва, бренд компанії Concept Laser GmbH). Подібним способом є електронно-променева плавка (EBM), що використовує електронні випромінювачі замість лазерів.
Історія
Розробка технології SLM велася Вільгельмом Майнерсом та Конрадом Віссенбахом з Інституту лазерної техніки (ILT) Товариства Фраунгофера в Ахені спільно з Дітером Шварце та Маттіасом Фокеле з компанії F&S Stereolithographietechnik GmbH у Падерборні. У 2000 році компанія F&S уклала комерційну угоду з MCP HEK GmbH (згодом перейменованою в MTT Technology GmbH, а потім у SLM Solutions GmbH). На сьогоднішній день Дітер Шварце співпрацює з SLM Solutions GmbH, а Маттіас Фокеле заснував конкуруючу компанію ReaLizer GmbH.
Процес
Деталь для ракетного двигуна J2-Х, роздрукована фахівцями NASA
Процес друку починається з поділу цифрової тривимірної моделі на шари завтовшки від 20 до 100 мікрон. Готовий файл у стандартному форматі STL використовується як креслення для побудови фізичної моделі.
Виробничий цикл складається з нанесення тонкого шару порошку на робочу поверхню – зазвичай металевий стіл, здатний пересуватися у вертикальному напрямку. Процес друку відбувається в робочій камері, що заповнюється інертними газами (наприклад, аргоном). Відсутність кисню дозволяє уникати оксидації витратного матеріалу, що уможливлює друк такими матеріалами, як титан. Кожен шар моделі сплавляється, повторюючи контури шарів цифрової моделі. Плавка проводиться за допомогою лазерного променя, що спрямовується по осях X та Y двома дзеркалами з високою швидкістю відхилення. Потужність лазерного випромінювача досить висока для плавки частинок порошку гомогенний матеріал.
Матеріали
Типові представники пристроїв сімейства SLM мають робочі камери розміром близько 250мм в одному вимірі, хоча технологічних обмежень на розмір області побудови немає. Найбільш популярними матеріалами є порошкові метали та сплави, включаючи нержавіючу сталь, інструментальну сталь, кобальт-хромові сплави, титан, алюміній, золото та ін.
Застосування
Технологія SLM дозволяє створювати порожнисті металеві структури високої геометричної складності.
Технологія вибіркової лазерної плавки застосовується для побудови об'єктів складної геометричної форми, найчастіше з тонкими стінками та порожнинами. Можливість комбінування гомогенних та пористих структур в одному об'єкті корисна при створенні імплантатів – наприклад, ацетабулярних чашок або інших ортопедичних імплантатів з пористою поверхнею, що сприяє остеоінтеграції (зрощення з кістковою тканиною). Крім того, SLM успішно застосовується в аерокосмічній галузі, дозволяючи створювати високоміцні елементи конструкцій, недосяжні за геометричною складністю для традиційних механічних методів виготовлення та обробки (фрезерування, різання тощо). Якість готових виробів настільки висока, що механічна обробка готових моделей майже не потрібна. Побічним позитивним ефектом служить економія матеріалів, бо SLM через свою специфіку є практично безвідходним виробництвом.
В ході випробувань NASA було встановлено, що деталі для ракетних двигунів J-2X і RS-25, виготовлені з нікелевих сплавів методом SLM, дещо поступаються щільністю матеріалу аналогам, виготовленим литтям з наступним зварюванням компонентів. З іншого боку, відсутність зварювальних швів сприятливо впливає міцність виробів.
