Основные проблемы 3D-печати металлом по технологии SLM (Селективного лазерного плавления)

Основные проблемы 3D-печати металлом по технологии SLM (Селективного лазерного плавления)

1. Пористость

Детали, напечатанные на 3D-принтере, часто имеют повышенную пористость, что снижает их усталостные характеристики и механические свойства. Эти поры действуют как концентраторы напряжений, что приводит к снижению пластичности.

Причины пористости:

• Процесс 3D-печати
• Качество металлического порошка

Способы снижения пористости:

• Входной контроль металлических порошков
• Покупка сырья у проверенных поставщиков
• Подбор оптимальных режимов работы лазера (скорость, мощность лазера, расстояние между треками и т.д.)
• Методы последующей обработки, такие как горячее изостатическое прессование (ГИП)

2. Плотность

Плотность детали напрямую зависит от пористости. Современные режимы на оборудовании SLM позволяют достичь плотности более 99% у выращенных деталей.

Факторы, влияющие на плотность:

• Распределение частиц в металлическом порошке
• Форма и размер частиц
• Сферические частицы улучшают текучесть порошка и более плотно могут компоноваться
• Широкий гранулометрический состав позволяет плотнее скомпоновать частицы

3. Остаточное напряжение

Во время процесса SLM из-за разницы температур между слоями, которые подвергаются тепловому воздействию от лазерного излучения, и теми частями изделия, которые этому воздействию уже не подвергаются, развиваются остаточные напряжения. Это может привести к образованию трещин и расслаиванию деталей.

Способы снижения остаточного напряжения:

Использование поддерживающих структур для быстрого и эффективного отвода тепла. Недостаточный теплоотвод приводит к пережиганию массы металла
Оптимальная ориентация деталей в камере построения для уменьшения площади сплавляемых сечений
Подогрев платформы построения
Проведение термообработки для снятия внутренних напряжений
Использование «шахматной» стратегии лазерного сканирования

4. Растрескивание и коробление

Остаточные напряжения могут приводить к растрескиванию деталей и их деформации. При остывании детали происходит сжатие, вследствие чего края детали скручиваются и деформируются.
Способы предотвращения растрескивания и коробления:

• Проведение термообработки для снятия внутренних напряжений
• Правильное размещение поддерживающих структур

5. Постобработка и шероховатость поверхности

Металлические детали после выращивания должны пройти некоторую постобработку: удаление порошка, термообработку, удаление поддерживающих структур, финишную обработку. Наибольшую проблему представляет процесс удаления поддерживающих структур, так как поддержки удаляются вручную и на детали могут быть области со сложным доступом для удаления поддержек.

Способы улучшения шероховатости поверхности:

• Пескоструйная обработка
• Шлифовка
• Полировка

Процесс 3D-печати металлами по технологии SLM имеет ряд проблем, которые можно избежать, обладая значительными знаниями о процессе и опытом. Каждая деталь имеет свои уникальные особенности, и для преодоления каких-то проблем и успешного построения может потребоваться несколько запусков.