Като доставчик на SLS 3D Printing Metal, бях свидетел от първа ръка на трансформиращата сила на технологията за селективно лазерно синтероване (SLS) в сферата на производството на метали. SLS 3D печатът революционизира начина, по който произвеждаме сложни метални части, предлагайки несравнима свобода и прецизност на дизайна. Въпреки това, един решаващ фактор, който значително влияе върху качеството и производителността на металния печат в SLS камерата, е атмосферата в нея. В тази публикация в блога ще се задълбоча в това как атмосферата в камерата за 3D печат на SLS влияе върху металния печат и защо е важно да се обърне голямо внимание на този аспект.
Основите на SLS 3D печат на метал
Преди да проучим ролята на атмосферата, нека накратко обобщим как работи SLS 3D печатът на метал. SLS е допълнителен производствен процес, който използва високомощен лазер за селективно сливане на частици метален прах заедно, слой по слой, за създаване на триизмерен обект. Процесът започва с тънък слой метален прах, който се разпределя равномерно върху платформата за изграждане. След това лазерът сканира напречното сечение на детайла върху този слой, като разтопява и слива прахообразните частици според цифровия дизайн. След като всеки слой е завършен, строителната платформа се спуска и се нанася нов слой прах, като процесът се повтаря, докато цялата част бъде изградена.
Значението на камерната атмосфера
Атмосферата в камерата за 3D печат на SLS играе жизненоважна роля за осигуряването на успеха на процеса на метален печат. Това може да повлияе на механичните свойства на детайла, покритието на повърхността и цялостното качество. Основните фактори, свързани с атмосферата, които трябва да вземем предвид, са вида на използвания газ, съдържанието на кислород и скоростта на газовия поток.
Тип газ
Най-често използваните газове в SLS камерите за 3D печат са азот и аргон. И двата газа са инертни, което означава, че не реагират химически с металния прах по време на процеса на печат.
Азотът е популярен избор поради сравнително ниската си цена и широката достъпност. Помага да се предотврати окисляването на металния прах по време на процеса на лазерно синтероване. Окисляването може да доведе до образуването на метални оксиди, които могат да отслабят механичните свойства на отпечатаната част и да причинят дефекти като порьозност и пукнатини.
Аргонът, от друга страна, е дори по-инертен от азота. Той има по-високо атомно тегло, което означава, че може да измества кислорода по-ефективно от печатащата камера. Аргонът често се използва при печатане на реактивни метали като титан или алуминиеви сплави. Например вSLM 3D печат от алуминиева сплав, аргонът се предпочита, за да се осигури висококачествено синтероване на алуминиевия прах и да се избегне образуването на алуминиев оксид, който може да бъде крехък и да намали здравината на отпечатаната част.
Съдържание на кислород
Съдържанието на кислород в камерата за 3D печат на SLS трябва да се контролира внимателно. Дори малко количество кислород може да окаже значително влияние върху процеса на печат върху метал. Както бе споменато по-рано, кислородът може да причини окисляване на металния прах, което води до лошо качество на частта.
По време на процеса на печат съдържанието на кислород трябва да се поддържа възможно най-ниско, обикновено под 100 части на милион (ppm). Това изисква добре затворена камера и непрекъснато подаване на инертен газ за изместване на кислорода. Устройствата за наблюдение се използват за измерване на съдържанието на кислород в реално време и подаването на газ се регулира съответно, за да се поддържа желаното ниво на кислород.
Скорост на газовия поток
Скоростта на газовия поток в камерата за 3D печат SLS също е от решаващо значение. Подходящата скорост на газовия поток помага за отстраняване на изпаренията и отломките, генерирани по време на процеса на лазерно синтероване. Тези изпарения и отломки могат да попречат на лазерния лъч и да повлияят на качеството на синтероването.
Ако скоростта на газовия поток е твърде ниска, изпаренията и отломките ще се натрупат в камерата, което ще доведе до мътна среда, която може да разпръсне лазерната светлина. Това може да доведе до неравномерно синтероване и лошо качество на детайлите. От друга страна, ако скоростта на газовия поток е твърде висока, това може да доведе до издухване на металния прах от зоната на изграждане, което води до загуба на прах и непостоянна дебелина на слоя.
Въздействие върху механичните свойства
Атмосферата в камерата за 3D печат SLS има пряко въздействие върху механичните свойства на отпечатаните метални части. Чрез контролиране на атмосферата можем да постигнем по-добър контрол върху микроструктурата на метала.
Например при печатИнконел 3D отпечатани части, високоефективна суперсплав на базата на никел, използването на инертна атмосфера помага за предотвратяване на окисляването и осигурява еднаква зърнеста структура. Еднородната зърнеста структура води до по-добри механични свойства като висока якост, добра пластичност и отлична устойчивост на умора.
За разлика от това, ако атмосферата не се контролира правилно, може да настъпи окисление, което да доведе до образуването на крехки метални оксиди. Тези оксиди могат да действат като концентратори на напрежение, намалявайки здравината и пластичността на частта и я правят по-податлива на напукване и повреда при натоварване.
Въздействие върху покритието на повърхността
Повърхностното покритие на отпечатаните метални части също се влияе от атмосферата в камерата за 3D печат SLS. Чистата и стабилна атмосфера помага да се осигури гладка и последователна повърхност.
Когато скоростта на газовия поток е оптимизирана, това може да предотврати натрупването на изпарения и отломки върху повърхността на частта. Това намалява шансовете за повърхностни дефекти като грапавост и хлътване. Освен това, чрез контролиране на съдържанието на кислород, можем да избегнем образуването на оксидни слоеве на повърхността, което може да направи повърхността да изглежда матова и неравна.
Казуси от практиката
Нека да разгледаме няколко казуса, за да илюстрираме важността на камерната атмосфера в SLS 3D печат на метал.
Казус 1: Клиент дойде при нас с изискване за отпечатване на сложни титанови части. Първоначално те се опитаха да отпечатат частите в камера с относително високо съдържание на кислород. Отпечатаните части имаха много повърхностни пукнатини и лоши механични свойства. След като коригирахме атмосферата в камерата, като намалихме съдържанието на кислород до под 50 ppm и използвахме аргон като инертен газ, качеството на отпечатаните части се подобри значително. Повърхността беше гладка и частите преминаха всички изисквания за механични тестове.
Казус 2: Друг клиент печаташе части от алуминиева сплав, използвайки SLS технология. Те са имали проблеми с издухването на праха от строителната зона поради неправилна скорост на газовия поток. След като оптимизирахме скоростта на газовия поток, разпределението на праха стана по-равномерно и отпечатаните части имаха постоянна дебелина на слоя и по-добро общо качество.
Заключение
В заключение, атмосферата в камерата за 3D печат на SLS има дълбоко въздействие върху металния печат. Чрез внимателно контролиране на вида на газа, съдържанието на кислород и скоростта на газовия поток, ние можем да осигурим висококачествени печатни части с отлични механични свойства и гладка повърхност.
Като водещ доставчик наSLS 3D печат метал, имаме експертизата и опита да оптимизираме процеса на печат въз основа на специфичните изисквания на всеки проект. Независимо дали трябва да отпечатате части от Inconel, компоненти от алуминиева сплав или други метални части, ние можем да ви предоставим най-добрите решения.
Ако се интересувате от нашите SLS 3D печатни услуги за метал или имате въпроси относно процеса на метален печат, моля не се колебайте да се свържете с нас за подробна дискусия. Очакваме с нетърпение да работим с вас, за да вдъхнем живот на вашите иновативни проекти.
Референции
- Gibson, I., Rosen, DW, & Stucker, B. (2010). Адитивни производствени технологии: Бързо създаване на прототипи до директно цифрово производство. Спрингър.
- Kruth, J. - P., Leu, MC, & Nakagawa, T. (2003). Напредък в адитивното производство и бързото създаване на прототипи. CIRP Annals - Технология на производството, 52 (2), 525 - 540.
- Ядроицев, И., Бертран, П. и Смуров, И. (2007). Селективно лазерно топене на прах на основата на желязо. Journal of Materials Processing Technology, 185 (1 - 3), 38 - 45.
