Spis treści:
Niecodzienne technologie druku 3D:
zobacz pozostałe artykuły
Drukowanie proszkowe 3D elementów metalowych otwiera ogromne perspektywy dla wielu gałęzi przemysłu – nawet tak zaawansowanych, jak branża lotnicza czy motoryzacyjna.
Mimo rozwoju przetwórstwa tworzyw sztucznych i ogromnej dostępności coraz nowszych rodzajów materiałów, w wielu zastosowaniach nadal nieodzowne okazują się metale. I choć przemysł znalazł wiele sposobów na ich obróbkę, to większość spośród stosowanych powszechnie technologii wiąże się albo z angażowaniem znacznych kosztów, albo znacznym wydłużeniem czasu realizacji. Na szczęście, obok odlewnictwa, obróbki skrawaniem CNC, czy też czasochłonnej i skomplikowanej obróbki ręcznej (stosowanej do dziś np. w jubilerstwie i mechanice precyzyjnej), pojawiła się możliwość drukowania modeli 3D z proszków metalowych – to druk 3D w technologii SLM/DMLS.
Na czym polega technologia SLM/DMLS?
Selective Laser Melting, czyli selektywne topienie laserowe (SLM) znane jest również pod nazwą bezpośredniego topienia laserowego metalu (Direct Metal Laser Melting). W obu przypadkach proces wydruku wygląda bardzo podobnie, a różnica w nazewnictwie ma swoje źródło (podobnie, jak w technologii FFF/FDM) w kwestiach ochrony patentowej. Procesy są jednak niemal identyczne zarówno w DMLS, jak i SLM. Druk 3D polega bowiem na stapianiu przy pomocy wiązki lasera drobin sproszkowanych metali. W efekcie gwałtownego ogrzewania drobiny przechodzą ze stanu stałego w ciekły i łączą ze sobą, dzięki czemu – po ostygnięciu – otrzymujemy połączoną warstwę o odpowiednim kształcie odpowiadającym przekrojowi drukowanego modelu. Lista surowców możliwych do zastosowania w tej technologii jest bardzo długa – obejmuje zarówno stal, aluminium, tytan, półszlachetną miedź, jak metale szlachetne takie jak złoto czy platynę. Natomiast sam przebieg procesu drukowania zbliża się do selektywnego spiekania laserowego (SLS).
Jak zbudowana jest maszyna do SLM/DMLS?
W technologii SLM druk 3D bazuje na wirtualnym modelu przygotowanym w oprogramowaniu CAD. Tak opracowane projekty stosuje się we wszystkich technologiach wytwarzania przyrostowego, stanowią one bowiem podstawowy sposób poinformowania maszyny o tym, z jakich warstw zbudowany zostanie drukowany detal. Trójwymiarowy model dzielony jest na przekroje, które następnie odtwarza głowica maszyny drukującej. W przypadku selektywnego topienia laserowego proces modelowania rozpoczyna się od rozprowadzenia cienkiej warstwy proszku metalowego na powierzchni roboczej. Następnie wybrane obszary podgrzewane są promieniem lasera, aby proszek uległ stopieniu i połączeniu. Po odwzorowaniu przekroju modelu stół roboczy obniża się, a na proszek (uprzednio rozprowadzony) i wytopioną w nim warstwę wydruku maszyna nakłada kolejną warstwę proszku, zaś po jej wyrównaniu przystępuje do nadbudowania kolejnej warstwy modelu. W przeciwieństwie do wielu innych technologii drukowania proszkowego – jak choćby selektywne spiekanie laserowe czy Binder Jetting, w których niewykorzystany proszek zastępuje materiał podporowy – SLM/DMLS wymaga stosowania podpór. Są one jednak drukowane z tego samego metalu, a usuwa się je na etapie postprodukcji.
Co jeszcze warto wiedzieć o druku SLM?
Podczas modelowania metodą selektywnego topienia laserowego używany materiał może wymagać zastosowania gazu, który zapobiega utlenianiu metali. W takiej sytuacji podawanie gazu odbywa się wewnątrz zamkniętej komory urządzenia drukującego. Możliwości otwiera często etap postprodukcji – gotowe modele można nawiercać, szlifować albo piaskować, aby nadać im pożądany kształt i gładkość. Dodatkowa obróbka nie stanowi jednak wady czy też przeszkody dla firm przemysłowych, ponieważ finalnych wykończeń wymagać mogą nawet detale drukowane w domowych drukarkach. Producenci drukarek 3D do technologii SLA, takich jak Anycubic Photon S i Prusa SL1, dostarczają specjalne myjki ultradźwiękowe przeznaczone do poprawiania i utwardzania wydruków. Druk SLM pozwala na znaczne obniżenie kosztów produkcji w porównaniu z tradycyjnym odlewnictwem czy też obróbką skrawaniem. Wszystko to bez konieczności wyposażania przedsiębiorstwa w piec hutniczy albo drogie maszyny CNC, produkowania kosztownych form odlewniczych i stosowania innych dodatkowych narzędzi. Wreszcie drukowanie proszkowe pozwala na niespotykaną wcześniej skalę ograniczyć straty materiałowe.
