Τεχνολογία slm. SLM - παραγωγή εξαρτημάτων από κράματα μετάλλων. Τεχνολογία εκτύπωσης SLM - η τιμή του εξοπλισμού καλύτερης ποιότητας

Η τεχνολογία LBM/SLM χρησιμοποιείται για την κατασκευή λειτουργικών προϊόντων που λειτουργούν κάτω από υψηλά φορτία, ακραίες θερμοκρασίες και σε επιθετικά περιβάλλοντα. Αυτή η τεχνολογία σάς επιτρέπει να εργάζεστε με ένα ευρύ φάσμα συνθέσεων μετάλλου-σκόνης: ανοξείδωτους χάλυβες και χάλυβες εργαλείων, αλουμίνιο, τιτάνιο, νικέλιο, κοβάλτιο-χρώμιο, κράματα χαλκού και πολλά άλλα.

Η επιλεκτική σύντηξη λέιζερ μεταλλικής σκόνης πραγματοποιείται μέσω της δράσης ενός ισχυρού λέιζερ (προαιρετικός εξοπλισμός μπορεί να εξοπλιστεί με 2-4 λέιζερ), ικανού να λιώσει σφαιρικούς κόκκους στο σημείο προβολής του. Ο υπολογιστής ελέγχει τη λειτουργία της εγκατάστασης και ολόκληρη τη διαδικασία, στην οποία το φορτωμένο μαθηματικό μοντέλο περνά από διάφορα στάδια προετοιμασίας με τη δημιουργία υποστηρικτικών δομών, τροχιών και μεθόδων για τη σάρωση κάθε παραγόμενου στρώματος του μοντέλου με μια δέσμη, ρυθμίζοντας το τεχνολογική διαδικασία για την εργασία με ένα ή άλλο επιλεγμένο υλικό κ.λπ.

Ένας κύλινδρος μάκτρου ή εκτυπωτής εφαρμόζει πούδρα στην επιφάνεια της πλατφόρμας και το ενσωματωμένο λέιζερ λιώνει επιλεκτικά κατά μήκος μιας προκαθορισμένης τροχιάς. Όταν ολοκληρωθεί ο πλήρης κύκλος εκτύπωσης, το προϊόν με την πλατφόρμα τοποθετείται σε φούρνο για την ανακούφιση των εσωτερικών πιέσεων, μετά την οποία η πλατφόρμα και τα στηρίγματα διαχωρίζονται προσεκτικά από το προϊόν, η επιφάνεια εξομαλύνεται με εργασίες δόνησης ή αμμοβολής (σχετικά τεχνολογικά ελαττώματα με πολυεπίπεδη δομή και απαλοιφθεί η τραχύτητα), η μεταλλοτεχνία ή με τη βοήθεια εξοπλισμού κατεργασίας μετάλλων CNC, οι κρίσιμες επιφάνειες φτάνουν στην ποιότητα που απαιτείται από την τεκμηρίωση του σχεδίου.

Αυτή η προσθετική μέθοδος δημιουργίας πρωτοτύπων βασίζεται στη χρήση λέιζερ υψηλής ισχύος ινών. Το κύριο αναλώσιμο υλικό είναι ένα κράμα μετάλλου σε σκόνη.

Οι προγραμματιστές αυτής της τεχνολογίας είναι υπάλληλοι του Institute for Laser Technology Wilhelm Meiners, Konrad Wissenbach και υπάλληλοι της F&S Stereolithografiietechnik GmbH Dieter Schwarz και Matthias Fokele. Ένα ενδιαφέρον γεγονός είναι ότι ο Schwartz εξακολουθεί να εργάζεται στην πρώην F&S, η οποία τελικά μετατράπηκε σε SLM Solutions GmbH, και η Fokele δημιούργησε τον κύριο ανταγωνιστή αυτής της εταιρείας - την RealLizer GmbH.

Αλλά πίσω στην τεχνολογία. Το SLM σάς επιτρέπει να εκτυπώνετε αντικείμενα με ακρίβεια 20-100 microns· μια διάταξη σε μορφή STL χρησιμοποιείται ως σχέδιο ενός μελλοντικού προϊόντος. Ένα λεπτό στρώμα σκόνης εφαρμόζεται στην επιφάνεια εργασίας, η οποία βρίσκεται σε θάλαμο γεμάτο με αδρανές αέριο (κυρίως αργό). Η πλήρης απουσία επαφής του μετάλλου με το οξυγόνο εμποδίζει την οξείδωσή του, γεγονός που καθιστά δυνατή την εργασία ακόμη και με κράματα τιτανίου που είναι δύσκολα όσον αφορά την επεξεργασία. Κάθε νέο στρώμα συγχωνεύεται με το προηγούμενο υπό την επίδραση μιας δέσμης λέιζερ που κατευθύνεται στο επίπεδο συντεταγμένων.

Ως αναλώσιμα χρησιμοποιούνται ανοξείδωτος χάλυβας και χάλυβας εργαλείων, χρυσός, ασήμι, αλουμίνιο, τιτάνιο και κράματα με βάση το κοβάλτιο και το χρώμιο. Αυτή η τεχνολογία θεωρείται η καλύτερη για την κατασκευή αντικειμένων με λεπτά τοιχώματα με πολύπλοκη γεωμετρία, τα οποία χρησιμοποιούνται με επιτυχία στη μηχανική, την αεροδιαστημική, την αυτοκινητοβιομηχανία και τη βιομηχανία ιατρικής.

Οι πιο παρόμοιες τεχνολογίες είναι η άμεση πυροσυσσωμάτωση με λέιζερ μετάλλων (DMLS) και η τήξη δέσμης ηλεκτρονίων (EBM).

Τεχνολογία εκτύπωσης SLM - η τιμή του εξοπλισμού καλύτερης ποιότητας

Το SLM είναι μια σύγχρονη τεχνολογία για την τρισδιάστατη εκτύπωση πολύπλοκων δομών ή εξαρτημάτων με τήξη με λέιζερ μεταλλικών σκονών. Η μέθοδος απόκτησης τρισδιάστατων αντικειμένων επιτρέπει την παραγωγή ιδιαίτερα ακριβών αποτελεσμάτων, τόσο μεμονωμένων στοιχείων όσο και τελικών προϊόντων μεγάλου μεγέθους. Η εταιρεία μας προσφέρει στους πελάτες να κάνουν παραγγελίες για υπηρεσίες για τη δημιουργία προϊόντων με χρήση τεχνολογίας εκτύπωσης SLM. Η τιμή στον ιστότοπο θα σας εκπλήξει ευχάριστα. Θα βρείτε επίσης μια τεράστια ποικιλία από εκτυπωτές SLM 3D σε προσιτή τιμή. Συνεργαζόμαστε με επίσημους αντιπροσώπους, ώστε να μπορούμε να μειώσουμε το κόστος των αγαθών και των υπηρεσιών στο ελάχιστο χωρίς να θυσιάζουμε την ποιότητα.

Οφέλη από τη χρήση της τεχνολογίας εκτύπωσης SLM

Με τη βοήθεια του SLM, οι κατασκευαστές προϊόντων με πολύπλοκα γεωμετρικά σχήματα έχουν τη δυνατότητα να λύσουν οποιοδήποτε τεχνολογικό πρόβλημα. Η τεχνολογία είναι ιδανική για την κατασκευή εξαρτημάτων και δομών με πολύπλοκη διαμόρφωση, πολλαπλές κοιλότητες και κανάλια στο εσωτερικό.

Το SLM σάς επιτρέπει επίσης να εξοικονομήσετε σημαντικά αναλώσιμα, καθώς η κατασκευή πραγματοποιείται με προσθήκη στρώμα προς στρώμα της απαιτούμενης ποσότητας νήματος. Τα υπόλοιπα υλικά ελέγχονται και προετοιμάζονται για επαναχρησιμοποίηση.

Δεδομένου ότι τα πολύπλοκα προϊόντα κατασκευάζονται με τη βοήθεια της τεχνολογίας, δεν χρειάζεται να αγοράσετε πρόσθετο ακριβό εξοπλισμό.

Η τεχνολογία SLM έχει βρει ευρεία εφαρμογή σε διάφορους τομείς:

• σε βιομηχανικές επιχειρήσεις·
• αεροδιαστημική βιομηχανία?
• μηχανολογία;
• βιομηχανία οργάνων?
• σε εκπαιδευτικά ιδρύματα·
• για ερευνητικές και πειραματικές εργασίες.

Πώς κατασκευάζεται ένα τρισδιάστατο αντικείμενο με την τεχνολογία SLM;

Αρχικά, η ροή εργασίας ξεκινά χωρίζοντας το ψηφιακό μοντέλο σε επίπεδα για να ληφθεί μια εικόνα 2D. Στη συνέχεια, το αρχείο που προκύπτει αναλύεται από το λογισμικό και μετά την επεξεργασία των πληροφοριών ξεκινά ο κύκλος κατασκευής:

• Ένα στρώμα μεταλλικής σκόνης εφαρμόζεται στην πλατφόρμα.
• Στη συνέχεια η επιφάνεια σαρώνεται με ακτίνα λέιζερ.
• Η πλατφόρμα χαμηλώνει κατά ένα ποσό ανάλογα με το πάχος του δομικού στρώματος.

Μετά την ολοκλήρωση της διαδικασίας εργασίας, η πλατφόρμα αφαιρείται και το προϊόν διαχωρίζεται από την πλατφόρμα μηχανικά.

Το SLM ή Selective laser melting είναι μια καινοτόμος τεχνολογία για την παραγωγή σύνθετων προϊόντων με τήξη με λέιζερ σκόνης μετάλλου χρησιμοποιώντας μαθηματικά μοντέλα CAD (3D metal printing). Με τη βοήθεια του SLM, δημιουργούνται τόσο ακριβή μεταλλικά μέρη για εργασία ως μέρος μονάδων και συγκροτημάτων, όσο και μη διαχωρίσιμες κατασκευές που αλλάζουν τη γεωμετρία κατά τη λειτουργία.

Η τεχνολογία είναι μια πρόσθετη μέθοδος κατασκευής και χρησιμοποιεί ισχυρά λέιζερ για τη δημιουργία τρισδιάστατων φυσικών αντικειμένων. Αυτή η διαδικασία αντικαθιστά με επιτυχία τις παραδοσιακές μεθόδους παραγωγής, καθώς οι φυσικές και μηχανικές ιδιότητες των προϊόντων που κατασκευάζονται με την τεχνολογία SLM συχνά υπερβαίνουν τις ιδιότητες των προϊόντων που κατασκευάζονται με παραδοσιακές τεχνολογίες.

Οι εγκαταστάσεις SLM βοηθούν στην επίλυση πολύπλοκων προβλημάτων παραγωγής βιομηχανικών επιχειρήσεων που δραστηριοποιούνται στους κλάδους της αεροδιαστημικής, της ενέργειας, της μηχανουργίας και της κατασκευής οργάνων. Οι εγκαταστάσεις χρησιμοποιούνται επίσης σε πανεπιστήμια, γραφεία σχεδιασμού, χρησιμοποιούνται σε ερευνητικές και πειραματικές εργασίες.

Ο επίσημος όρος για την περιγραφή της τεχνολογίας είναι «πήξη λέιζερ», αν και είναι κάπως αναληθής, αφού τα υλικά (σκόνες) δεν πυροσυσσωματώνονται, αλλά λιώνουν για να σχηματίσουν μια ομοιογενή (παχιά, παχύρρευστη) μάζα.

Πλεονεκτήματα

1. Επίλυση σύνθετων τεχνολογικών προβλημάτων

• Κατασκευή προϊόντων με σύνθετη γεωμετρία, με εσωτερικές κοιλότητες και ομοιόμορφα κανάλια ψύξης

Συντόμευση του κύκλου Ε&Α

• Η δυνατότητα κατασκευής σύνθετων προϊόντων χωρίς την κατασκευή ακριβών εργαλείων

Μείωση βάρους

• Κατασκευή προϊόντων με εσωτερικές κοιλότητες

Εξοικονόμηση υλικών στην παραγωγή

• Η κατασκευή πραγματοποιείται με προσθήκη στρώσης προς στρώση της απαιτούμενης ποσότητας υλικού στο «σώμα» του προϊόντος. Το 97-99% της σκόνης που δεν χρησιμοποιείται στην κατασκευή μετά το κοσκίνισμα είναι ανακυκλώσιμο. Το 3-9% του υλικού που εμπλέκεται στην κατασκευή των στηρίξεων απορρίπτεται μαζί με την υποτυπώδη μη λιωμένη σκόνη που δεν έχει περάσει τη διαδικασία κοσκίνισης.
• Μείωση κόστους παραγωγής σύνθετων προϊόντων, tk. δεν υπάρχει ανάγκη κατασκευής ακριβού εξοπλισμού.

Τομείς χρήσης

• Παραγωγή λειτουργικών εξαρτημάτων για εργασία ως μέρος διαφόρων μονάδων και συγκροτημάτων
• Κατασκευή σύνθετων κατασκευών, συμπεριλαμβανομένων μη διαχωρίσιμων που αλλάζουν γεωμετρία κατά τη λειτουργία, καθώς και έχουν πολλά στοιχεία στη σύνθεσή τους
• Παραγωγή μορφοποιητικών στοιχείων καλουπιών για χύτευση με έγχυση θερμοπλαστικών και ελαφρών υλικών
• Παραγωγή τεχνικών πρωτοτύπων για δοκιμή σχεδιασμού προϊόντων
• Δημιουργία μορφοποιητικών ενθεμάτων για χύτευση ψυχρού
• Παραγωγή ατομικών οδοντικών προθέσεων και εμφυτευμάτων
• Κατασκευή γραμματοσήμων.

Πως δουλεύει

Η διαδικασία εκτύπωσης ξεκινά με τη διαίρεση του τρισδιάστατου ψηφιακού μοντέλου του προϊόντος σε στρώματα πάχους 20 έως 100 microns για να δημιουργηθεί μια εικόνα 2D για κάθε στρώμα του προϊόντος. Η τυπική μορφή του κλάδου είναι το αρχείο STL. Αυτό το αρχείο μπαίνει σε ειδικό λογισμικό μηχανής, όπου αναλύονται οι πληροφορίες και συγκρίνονται με τις τεχνικές δυνατότητες του μηχανήματος.

Με βάση τα δεδομένα που λαμβάνονται, ξεκινά ένας κύκλος παραγωγής κατασκευής, που αποτελείται από πολλούς κύκλους κατασκευής μεμονωμένων στρωμάτων του προϊόντος.

Ο κύκλος κατασκευής στρώματος αποτελείται από τυπικές λειτουργίες:

1. εφαρμογή ενός στρώματος σκόνης προκαθορισμένου πάχους (20-100 μm) σε μια πλάκα κατασκευής στερεωμένη σε μια θερμαινόμενη πλατφόρμα κατασκευής.
2. σάρωση με δέσμη λέιζερ του τμήματος του στρώματος του προϊόντος.
3. χαμηλώνοντας την πλατφόρμα βαθιά μέσα στο κατασκευαστικό φρεάτιο κατά ποσότητα που αντιστοιχεί στο πάχος του κατασκευαστικού στρώματος.

Η διαδικασία κατασκευής προϊόντων πραγματοποιείται στον θάλαμο της μηχανής SLM, γεμάτο με αδρανές αέριο αργό ή άζωτο (ανάλογα με τον τύπο της σκόνης από την οποία κατασκευάζεται η κατασκευή), με τη στρωτή ροή του. Η κύρια κατανάλωση αδρανούς αερίου εμφανίζεται στην αρχή της εργασίας, όταν ο θάλαμος κατασκευής καθαρίζεται, όταν ο αέρας αφαιρείται πλήρως από αυτόν (η επιτρεπόμενη περιεκτικότητα σε οξυγόνο είναι μικρότερη από 0,15%).

Μετά την κατασκευή, το προϊόν, μαζί με την πλάκα, αφαιρείται από το θάλαμο της μηχανής SLM, μετά την οποία το προϊόν διαχωρίζεται από την πλάκα μηχανικά. Τα στηρίγματα αφαιρούνται από το ενσωματωμένο προϊόν και το τελικό προϊόν έχει τελειώσει.

Η σχεδόν πλήρης απουσία οξυγόνου αποφεύγει την οξείδωση του αναλώσιμου, γεγονός που καθιστά δυνατή την εκτύπωση με υλικά όπως το τιτάνιο.

υλικά

Τα πιο δημοφιλή υλικά είναι κονιοποιημένα μέταλλα και κράματα, όπως ανοξείδωτος χάλυβας, χάλυβας εργαλείων, κράματα κοβαλτίου-χρωμίου, κράματα τιτανίου, τιτάνιο, αλουμίνιο, χρυσός, πλατίνα κ.λπ.

Προϊόντα κατασκευασμένα από μηχανές SLM Solutions 3D

Προϊόντα κατασκευασμένα από μηχανές Realizer 3D

Βίντεο: χρήση τεχνολογίας SLM

Συνεχίζουμε να σας παρουσιάζουμε διάφορες τεχνολογίες τρισδιάστατης εκτύπωσης. Επόμενος στη σειρά είναι το SLM.

SLM, ή Επιλεκτική τήξη λέιζερείναι μια μοναδική μέθοδος πρόσθετων, η οποία συνίσταται στη δημιουργία διαφόρων προϊόντων με τη χρήση λέιζερ τήξης σκόνης μετάλλου σύμφωνα με καθορισμένα μοντέλα CAD. Στη διαδικασία χρησιμοποιούνται μόνο λέιζερ υψηλής ισχύος.

Οι μηχανές SLM συμβάλλουν στην επίλυση πολύπλοκων προβλημάτων σε βιομηχανικές επιχειρήσεις που ειδικεύονται στην παραγωγή μηχανών στους τομείς της αεροδιαστημικής, της ενέργειας, της μηχανικής και των οργάνων.

Επιπλέον, τέτοιες εγκαταστάσεις χρησιμοποιούνται σε ινστιτούτα, γραφεία σχεδιασμού, καθώς και στη διαδικασία έρευνας και πειραματικών εργασιών.

Τεχνολογία

Η διαδικασία της τρισδιάστατης εκτύπωσης ξεκινά ως εξής: ένα τρισδιάστατο ψηφιακό μοντέλο χωρίζεται σε στρώματα έτσι ώστε να μπορεί να δημιουργηθεί μια 2D εικόνα για το καθένα. Το πάχος του στρώματος κυμαίνεται από 20 έως 100 μικρά.

Το αρχείο, το οποίο περιέχει όλες τις παραμέτρους, αποστέλλεται σε ειδικό λογισμικό μηχανής που αναλύει τα δεδομένα με τις τεχνικές δυνατότητες της συσκευής. Ως αποτέλεσμα, ξεκινά η κατασκευή του προϊόντος.

Ο κύκλος δημιουργίας κάθε στρώματος αποτελείται από τρία στάδια:

• εφαρμόζοντας ένα στρώμα σκόνης στην πλάκα εργασίας.
• σάρωση με λέιζερ του τμήματος στρώματος.
• κατεβάζοντας την πλάκα στο βάθος του φρεατίου, που αντιστοιχεί στο πάχος του στρώματος.

Η κατασκευή οποιουδήποτε αντικειμένου πραγματοποιείται στον θάλαμο εργασίας του εκτυπωτή SLM. Είναι πλήρως γεμάτο με ένα αδρανές αέριο: αργό ή άζωτο. Η επιλογή του αερίου εξαρτάται από το υλικό από το οποίο κατασκευάζεται η σκόνη.

Με την ολοκλήρωση της κατασκευής, το προϊόν βγαίνει από το μηχάνημα με πλάκα εργασίας, διαχωρίζεται μηχανικά και μεταποιείται.

Οφέλη της επιλεκτικής τήξης με λέιζερ

Αυτή η μέθοδος είναι τόσο ευέλικτη που έχει περισσότερα πλεονεκτήματα από ό,τι φαίνεται στην αρχή:

• δημιουργία αντικειμένων πολύπλοκων γεωμετρικών σχημάτων με εσωτερικές κοιλότητες και ομοιόμορφα κανάλια ψύξης.
• παραγωγή προϊόντων χωρίς ακριβά εργαλεία.
• στην έξοδο, τα προϊόντα είναι ελαφριά.
• εξοικονόμηση αναλώσιμων κατά την εκτύπωση.
• τη δυνατότητα επαναχρησιμοποίησης της σκόνης μετά το στάδιο του κοσκινίσματος.

Εφαρμογή

Η μέθοδος της επιλεκτικής τήξης με λέιζερ μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην παραγωγή προϊόντων για εργασία ως μέρος διαφόρων μονάδων και συγκροτημάτων, στην κατασκευή πολύπλοκων γεωμετρικών δομών και στοιχείων διαμόρφωσης καλουπιών για χύτευση θερμοπλαστικών, μεμονωμένων προσθετικών και εμφυτευμάτων για οδοντιατρική, καθώς και παραγωγή γραμματοσήμων.

Καταναλώσιμος

Τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα αναλώσιμα είναι σκόνες από μέταλλα και κράματα όπως ο ανοξείδωτος χάλυβας, ο χάλυβας εργαλείων, τα κράματα κοβαλτίου, χρωμίου και τιτανίου, αλουμίνιο, χρυσός, ασήμι, πλατίνα.

Εγγραφείτε στα νέα της 3D Print Expo 2017 στο

Σε αυτή την ανασκόπηση, προσπάθησα να παρουσιάσω σε δημοφιλή μορφή τις βασικές πληροφορίες σχετικά με την παραγωγή μεταλλικών προϊόντων από την κατασκευή προσθέτων λέιζερ, μια σχετικά νέα και ενδιαφέρουσα τεχνολογική μέθοδο που προέκυψε στα τέλη της δεκαετίας του '80 και έχει γίνει σήμερα μια πολλά υποσχόμενη τεχνολογία για μικρής κλίμακας ή παραγωγή ενός τεμαχίου στον τομέα της ιατρικής, των αεροσκαφών - και της πυραυλικής επιστήμης.

Περιγράψτε συνοπτικά την αρχή λειτουργίας της εγκατάστασης για την κατασκευή πρόσθετων με χρήση ακτινοβολίας λέιζερ μπορεί να είναι ως εξής. Η συσκευή για την εφαρμογή και την ισοπέδωση της στρώσης πούδρας αφαιρεί τη στρώση πούδρας από τον τροφοδότη και την κατανέμει ομοιόμορφα στην επιφάνεια του υποστρώματος. Μετά από αυτό, η δέσμη λέιζερ σαρώνει την επιφάνεια αυτού του στρώματος σκόνης και σχηματίζει το προϊόν με τήξη ή πυροσυσσωμάτωση. Στο τέλος της σάρωσης του στρώματος σκόνης, η πλατφόρμα με το κατασκευασμένο προϊόν χαμηλώνει κατά το πάχος του εφαρμοσμένου στρώματος και η πλατφόρμα με τη σκόνη ανεβαίνει και η διαδικασία εφαρμογής του στρώματος σκόνης και η σάρωση επαναλαμβάνεται. Αφού ολοκληρωθεί η διαδικασία, η πλατφόρμα με το προϊόν ανυψώνεται και καθαρίζεται από αχρησιμοποίητη σκόνη.

Ένα από τα κύρια μέρη στις εγκαταστάσεις παραγωγής πρόσθετων είναι το σύστημα λέιζερ, το οποίο χρησιμοποιεί λέιζερ CO 2, Nd:YAG, ινών υττερβίου ή δίσκου. Έχει διαπιστωθεί ότι η χρήση λέιζερ με μήκος κύματος 1-1,1 μm για θέρμανση μετάλλων και καρβιδίων είναι προτιμότερη, αφού απορροφούν την ακτινοβολία που δημιουργεί το λέιζερ κατά 25-65%. Ταυτόχρονα, η χρήση λέιζερ CO 2 με μήκος κύματος 10,64 μm είναι η πλέον κατάλληλη για υλικά όπως πολυμερή και οξείδια κεραμικά. Η υψηλότερη ικανότητα απορρόφησης επιτρέπει την αύξηση του βάθους διείσδυσης και τη μεταβολή των παραμέτρων της διαδικασίας σε ένα ευρύτερο εύρος. Συνήθως, τα λέιζερ που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή προσθέτων λειτουργούν συνεχώς. Σε σύγκριση με αυτά, η χρήση λέιζερ που λειτουργούν σε παλμική λειτουργία και σε λειτουργία μεταγωγής Q λόγω της υψηλής ενέργειας παλμού τους και της μικρής διάρκειας παλμού (νανοδευτερόλεπτα) καθιστά δυνατή τη βελτίωση της αντοχής του δεσμού μεταξύ των στρωμάτων και τη μείωση της θερμότητας. επηρεασμένη ζώνη. Συμπερασματικά, μπορεί να σημειωθεί ότι τα χαρακτηριστικά των συστημάτων λέιζερ που χρησιμοποιούνται βρίσκονται εντός των εξής ορίων: ισχύς λέιζερ - 50-500 W, ταχύτητα σάρωσης έως 2 m/s, ταχύτητα τοποθέτησης έως 7 m/s, διάμετρος εστιασμένης κηλίδας - 35-400 μm.

Εκτός από το λέιζερ, η θέρμανση με δέσμη ηλεκτρονίων μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πηγή θέρμανσης σκόνης. Αυτή η επιλογή προτάθηκε από την Arcam και εφαρμόστηκε στις εγκαταστάσεις της το 1997. Μια εγκατάσταση με πιστόλι δέσμης ηλεκτρονίων χαρακτηρίζεται από την απουσία κινούμενων μερών, καθώς η δέσμη ηλεκτρονίων εστιάζεται και κατευθύνεται χρησιμοποιώντας μαγνητικό πεδίο και εκτροπείς και τη δημιουργία το κενό στον θάλαμο έχει θετική επίδραση στην ποιότητα των προϊόντων.

Μία από τις σημαντικές προϋποθέσεις στην παραγωγή προσθέτων είναι η δημιουργία ενός προστατευτικού περιβάλλοντος που αποτρέπει την οξείδωση της σκόνης. Για την εκπλήρωση αυτής της προϋπόθεσης χρησιμοποιείται αργό ή άζωτο. Ωστόσο, η χρήση του αζώτου ως προστατευτικού αερίου είναι περιορισμένη, γεγονός που σχετίζεται με την πιθανότητα σχηματισμού νιτριδίων (για παράδειγμα, AlN, TiN στην κατασκευή προϊόντων από αλουμίνιο και κράματα τιτανίου), τα οποία οδηγούν σε μείωση της πλαστικότητα του υλικού.

Σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά της διαδικασίας συμπίεσης υλικού, οι μέθοδοι κατασκευής προσθέτων λέιζερ μπορούν να χωριστούν σε επιλεκτική πυροσυσσωμάτωση με λέιζερ (Selective Laser Sintering (SLS)), έμμεση πυροσυσσωμάτωση λέιζερ μετάλλων (Indirect Metal Laser Sintering (IMLS)), άμεση πυροσυσσωμάτωση με λέιζερ μετάλλων (Direct Συσσωμάτωση με λέιζερ μετάλλων (DMLS) ) και επιλεκτική τήξη με λέιζερ (Selective Laser Melting (SLM)). Στην πρώτη παραλλαγή, η συμπίεση του στρώματος σκόνης συμβαίνει λόγω πυροσυσσωμάτωσης στερεάς φάσης. Στη δεύτερη περίπτωση, λόγω του εμποτισμού του πορώδους πλαισίου που σχηματίστηκε προηγουμένως από ακτινοβολία λέιζερ με συνδετικό υλικό. Η άμεση πυροσυσσωμάτωση με λέιζερ των μετάλλων βασίζεται στη συμπύκνωση με τον μηχανισμό της πυροσυσσωμάτωσης σε υγρή φάση λόγω της τήξης ενός εύτηκτου συστατικού σε ένα μείγμα σκόνης. Στην τελευταία έκδοση, η συμπύκνωση συμβαίνει λόγω της πλήρους τήξης και εξάπλωσης του τήγματος. Αξίζει να σημειωθεί ότι αυτή η ταξινόμηση δεν είναι καθολική, καθώς ένας τύπος διαδικασίας παραγωγής προσθέτων μπορεί να εμφανίζει μηχανισμούς συμπίεσης που είναι χαρακτηριστικός άλλων διεργασιών. Για παράδειγμα, το DMLS και το SLM μπορεί να παρουσιάσουν πυροσυσσωμάτωση σε στερεά κατάσταση, που συμβαίνει με το SLS, ενώ το SLM μπορεί να παρουσιάσει πυροσυσσωμάτωση υγρής φάσης, που είναι πιο χαρακτηριστικό του DMLS.

Επιλεκτική πυροσυσσωμάτωση με λέιζερ (SLS)

Η εκλεκτική πυροσυσσωμάτωση λέιζερ στερεάς φάσης δεν έχει γίνει ευρέως διαδεδομένη, καθώς για μια πληρέστερη ροή ογκομετρικής και επιφανειακής διάχυσης, ιξώδους ροής και άλλων διεργασιών που συμβαίνουν κατά τη σύντηξη σκόνης, απαιτείται σχετικά μακρά έκθεση στην ακτινοβολία λέιζερ. Αυτό οδηγεί σε μακροχρόνια λειτουργία του λέιζερ και χαμηλή παραγωγικότητα της διαδικασίας, γεγονός που καθιστά αυτή τη διαδικασία οικονομικά ανέφικτη. Επιπλέον, υπάρχουν δυσκολίες στη διατήρηση της θερμοκρασίας της διεργασίας στην περιοχή μεταξύ του σημείου τήξης και της θερμοκρασίας πυροσυσσωμάτωσης σε στερεά κατάσταση. Το πλεονέκτημα της εκλεκτικής πυροσυσσωμάτωσης με λέιζερ στερεάς φάσης είναι η δυνατότητα χρήσης ευρύτερου φάσματος υλικών για την κατασκευή προϊόντων.

Έμμεση πυροσυσσωμάτωση μετάλλων με λέιζερ (IMLS)

Μια διαδικασία που ονομάζεται «έμμεση πυροσυσσωμάτωση με λέιζερ μετάλλων» αναπτύχθηκε από την DTMcorp του Austin το 1995, η οποία ανήκει στην 3D Systems από το 2001. Η διαδικασία IMLS χρησιμοποιεί ένα μείγμα σκόνης και πολυμερούς ή σκόνης επικαλυμμένης με πολυμερές, όπου το πολυμερές δρα ως συνδετικό και παρέχει την απαραίτητη αντοχή για περαιτέρω θερμική επεξεργασία. Στο στάδιο της θερμικής επεξεργασίας, το πολυμερές απομακρύνεται με απόσταξη, το πλαίσιο πυροσυσσωματώνεται και το πορώδες πλαίσιο εμποτίζεται με ένα συνδετικό μέταλλο, ως αποτέλεσμα του οποίου λαμβάνεται ένα τελικό προϊόν.

Για το IMLS, μπορούν να χρησιμοποιηθούν σκόνες τόσο από μέταλλα όσο και από κεραμικά ή μείγματα αυτών. Η παρασκευή ενός μείγματος σκόνης με πολυμερές πραγματοποιείται με μηχανική ανάμειξη, ενώ η περιεκτικότητα του πολυμερούς είναι περίπου 2-3% (κατά βάρος) και στην περίπτωση χρήσης σκόνης επικαλυμμένης με πολυμερές, το πάχος της στρώσης στην επιφάνεια του σωματιδίου είναι περίπου 5 μm. Ως συνδετικό, χρησιμοποιούνται εποξειδικές ρητίνες, υγρό γυαλί, πολυαμίδια και άλλα πολυμερή. Η θερμοκρασία απόσταξης του πολυμερούς προσδιορίζεται από τη θερμοκρασία τήξης και αποσύνθεσής του και είναι κατά μέσο όρο 400-650 o C. Μετά την απόσταξη του πολυμερούς, το πορώδες του προϊόντος πριν από τον εμποτισμό είναι περίπου 40%. Κατά τη διάρκεια του εμποτισμού, ο κλίβανος θερμαίνεται κατά 100-200 0 C πάνω από το σημείο τήξης του υλικού εμποτισμού, καθώς με την αύξηση της θερμοκρασίας η γωνία διαβροχής μειώνεται και το ιξώδες του τήγματος μειώνεται, γεγονός που επηρεάζει ευνοϊκά τη διαδικασία εμποτισμού. Συνήθως, ο εμποτισμός μελλοντικών προϊόντων πραγματοποιείται σε επίχωμα οξειδίου του αλουμινίου, το οποίο παίζει το ρόλο ενός πλαισίου στήριξης, καθώς κατά την περίοδο από την απόσταξη του πολυμερούς έως το σχηματισμό ισχυρών διασωματιδιακών επαφών, υπάρχει κίνδυνος καταστροφής ή παραμόρφωση του προϊόντος. Η προστασία από την οξείδωση οργανώνεται με τη δημιουργία ενός αδρανούς ή αναγωγικού περιβάλλοντος στον κλίβανο. Για εμποτισμό, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια μεγάλη ποικιλία μετάλλων και κραμάτων που ικανοποιούν τις ακόλουθες συνθήκες. Το υλικό για εμποτισμό θα πρέπει να χαρακτηρίζεται από πλήρη απουσία ή ασήμαντη αλληλεπίδραση μεταξύ των επιφανειών, μικρή γωνία διαβροχής και σημείο τήξης χαμηλότερο από αυτό της βάσης. Για παράδειγμα, εάν τα συστατικά αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, τότε μπορεί να εμφανιστούν ανεπιθύμητες διεργασίες κατά τη διαδικασία εμποτισμού, όπως ο σχηματισμός πιο πυρίμαχων ενώσεων ή στερεών διαλυμάτων, που μπορεί να οδηγήσει σε διακοπή της διαδικασίας εμποτισμού ή να επηρεάσει αρνητικά τις ιδιότητες και τις διαστάσεις του προϊόντος. Συνήθως χρησιμοποιείται μπρούτζος για τον εμποτισμό του μεταλλικού σκελετού, ενώ η συρρίκνωση του προϊόντος είναι 2-5%.

Ένα από τα μειονεκτήματα του IMLS είναι η αδυναμία ρύθμισης του περιεχομένου της πυρίμαχης φάσης (υλικό βάσης) σε ένα ευρύ φάσμα. Δεδομένου ότι το ποσοστό του στο τελικό προϊόν καθορίζεται από τη χύδην πυκνότητα της σκόνης, η οποία, ανάλογα με τα χαρακτηριστικά της σκόνης, μπορεί να είναι τρεις ή περισσότερες φορές μικρότερη από τη θεωρητική πυκνότητα της σκόνης.

Τα υλικά και οι ιδιότητές τους που χρησιμοποιούνται για το IMLS

Άμεση πυροσυσσωμάτωση με λέιζερ μετάλλων (DMLS)

Η διαδικασία άμεσης πυροσυσσωμάτωσης μετάλλων με λέιζερ είναι παρόμοια με την IMLS, αλλά διαφέρει στο ότι χρησιμοποιούνται κράματα ή ενώσεις με χαμηλό σημείο τήξης αντί για πολυμερές και επίσης δεν υπάρχει τέτοια τεχνολογική λειτουργία όπως ο εμποτισμός. Η ιδέα DMLS βασίστηκε στη γερμανική εταιρεία EOS GmbH, η οποία το 1995 δημιούργησε μια εμπορική εγκατάσταση για άμεση πυροσυσσωμάτωση με λέιζερ ενός συστήματος σκόνης μπρούτζου χάλυβα-νικελίου. Η παραγωγή διαφόρων προϊόντων με τη μέθοδο DMLS βασίζεται στη ροή του σχηματιζόμενου τήγματος συνδετικού υλικού στα κενά μεταξύ των σωματιδίων υπό τη δράση τριχοειδών δυνάμεων. Ταυτόχρονα, για την επιτυχή ολοκλήρωση της διαδικασίας, στο μείγμα σκόνης προστίθενται ενώσεις με φώσφορο, οι οποίες μειώνουν την επιφανειακή τάση, το ιξώδες και τον βαθμό οξείδωσης του τήγματος, βελτιώνοντας έτσι τη διαβρεξιμότητα. Η σκόνη που χρησιμοποιείται ως συνδετικό είναι συνήθως μικρότερη από τη σκόνη βάσης, καθώς αυτό αυξάνει τη χύδην πυκνότητα του μείγματος σκόνης και επιταχύνει τη διαδικασία σχηματισμού τήγματος.

Τα υλικά και οι ιδιότητές τους που χρησιμοποιούνται για DMLS από την EOS GmbH

Επιλεκτική τήξη με λέιζερ (SLM)

Περαιτέρω βελτίωση των εγκαταστάσεων παραγωγής προσθέτων συνδέεται με την εμφάνιση της δυνατότητας χρήσης πιο ισχυρού λέιζερ, μικρότερης διαμέτρου του σημείου εστίασης και εφαρμογής λεπτότερου στρώματος σκόνης, το οποίο επέτρεψε τη χρήση του SLM για την κατασκευή προϊόντων από διάφορα μέταλλα και κράματα. Τυπικά, τα προϊόντα που λαμβάνονται με αυτή τη μέθοδο έχουν πορώδες 0-3%.
Όπως και στις μεθόδους που συζητήθηκαν παραπάνω (IMLS, DMLS), η διαβρεξιμότητα, η επιφανειακή τάση και το ιξώδες τήγματος παίζουν σημαντικό ρόλο στη διαδικασία κατασκευής των προϊόντων. Ένας από τους παράγοντες που περιορίζουν τη χρήση διαφόρων μετάλλων και κραμάτων για το SLM είναι η επίδραση του "σχηματισμού σφαιρών" ή σφαιροειδοποίησης, η οποία εκδηλώνεται με τη μορφή σχηματισμού σταγονιδίων που βρίσκονται χωριστά το ένα από το άλλο και όχι με μια συνεχή διαδρομή τήξης. Ο λόγος για αυτό είναι η επιφανειακή τάση υπό τη δράση της οποίας το τήγμα τείνει να μειώσει την ενέργεια της ελεύθερης επιφάνειας σχηματίζοντας ένα καλούπι με ελάχιστη επιφάνεια, δηλ. μπάλα. Σε αυτή την περίπτωση, το φαινόμενο Marangoni παρατηρείται στη λωρίδα τήγματος, η οποία εκδηλώνεται με τη μορφή μετααγωγικών ροών λόγω της κλίσης της επιφανειακής τάσης ως συνάρτηση της θερμοκρασίας, και εάν οι αγωγές ροές είναι αρκετά ισχυρές, τότε η λωρίδα τήγματος διαιρείται σε ξεχωριστές σταγόνες. Επίσης, μια σταγόνα τήγματος, υπό τη δράση της επιφανειακής τάσης, τραβάει σωματίδια σκόνης κοντά στον εαυτό της, γεγονός που οδηγεί στο σχηματισμό ενός λάκκου γύρω από τη σταγόνα και, τελικά, σε αύξηση του πορώδους.

Σφαιροειδοποίηση χάλυβα M3/2 κάτω από τις βέλτιστες συνθήκες SLM

Η επίδραση της σφαιροποίησης διευκολύνεται επίσης από την παρουσία οξυγόνου, το οποίο, διαλύοντας στο μέταλλο, αυξάνει το ιξώδες του τήγματος, το οποίο οδηγεί σε επιδείνωση της διασποράς και της διαβρεξιμότητας του τήγματος κάτω από το υποκείμενο στρώμα. Για τους παραπάνω λόγους δεν είναι δυνατή η λήψη προϊόντων από μέταλλα όπως ο κασσίτερος, ο χαλκός, ο ψευδάργυρος και ο μόλυβδος.

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι ο σχηματισμός μιας λωρίδας τήξης υψηλής ποιότητας σχετίζεται με την αναζήτηση του βέλτιστου εύρους παραμέτρων διεργασίας (ισχύς ακτινοβολίας λέιζερ και ταχύτητα σάρωσης), το οποίο είναι συνήθως μάλλον στενό.

Επίδραση των παραμέτρων Gold SLM στην ποιότητα των σχηματισμένων στρωμάτων

Ένας άλλος παράγοντας που επηρεάζει την ποιότητα των προϊόντων είναι η εμφάνιση εσωτερικών τάσεων, η παρουσία και το μέγεθος των οποίων εξαρτάται από τη γεωμετρία του προϊόντος, τον ρυθμό θέρμανσης και ψύξης, τον συντελεστή θερμικής διαστολής και τις αλλαγές φάσης και δομής στο μέταλλο. Σημαντικές εσωτερικές τάσεις μπορεί να οδηγήσουν σε παραμόρφωση προϊόντων, σχηματισμό μικρορωγμών και μακρορωγμών.

Μειώστε μερικώς την αρνητική επίδραση των παραπάνω παραγόντων χρησιμοποιώντας θερμαντικά στοιχεία, τα οποία συνήθως βρίσκονται μέσα στην εγκατάσταση γύρω από το υπόστρωμα ή τον τροφοδότη πούδρας. Η θέρμανση της σκόνης καθιστά επίσης δυνατή την απομάκρυνση της προσροφημένης υγρασίας από την επιφάνεια των σωματιδίων και επομένως τη μείωση του βαθμού οξείδωσης.

Στην επιλεκτική τήξη με λέιζερ τέτοιων μετάλλων όπως το αλουμίνιο, ο χαλκός, ο χρυσός, η υψηλή ανακλαστικότητα τους δεν είναι ασήμαντο ζήτημα, γεγονός που καθιστά αναγκαία τη χρήση ενός ισχυρού συστήματος λέιζερ. Αλλά η αύξηση της ισχύος της δέσμης λέιζερ μπορεί να επηρεάσει δυσμενώς την ακρίβεια διαστάσεων του προϊόντος, καθώς εάν η σκόνη θερμανθεί υπερβολικά, θα λιώσει και θα πυροσυσσωματωθεί έξω από το σημείο λέιζερ λόγω μεταφοράς θερμότητας. Η υψηλή ισχύς λέιζερ μπορεί επίσης να οδηγήσει σε αλλαγή της χημικής σύνθεσης ως αποτέλεσμα της εξάτμισης μετάλλου, η οποία είναι ιδιαίτερα χαρακτηριστική για κράματα που περιέχουν συστατικά χαμηλής τήξης και έχουν υψηλή τάση ατμών.

Μηχανικές ιδιότητες υλικών που λαμβάνονται με τη μέθοδο SLM (EOS GmbH)

Εάν το προϊόν που λαμβάνεται με μία από τις παραπάνω μεθόδους έχει υπολειπόμενο πορώδες, τότε, εάν είναι απαραίτητο, χρησιμοποιούνται πρόσθετες τεχνολογικές εργασίες για την αύξηση της πυκνότητάς του. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιούνται μέθοδοι μεταλλουργίας σκόνης - πυροσυσσωμάτωση ή θερμή ισοστατική συμπίεση (HIP). Η πυροσυσσωμάτωση καθιστά δυνατή την εξάλειψη του υπολειπόμενου πορώδους και τη βελτίωση των φυσικών και μηχανικών ιδιοτήτων του υλικού. Ταυτόχρονα, πρέπει να τονιστεί ότι οι σχηματιζόμενες ιδιότητες του υλικού κατά τη σύντηξη καθορίζονται από τη σύνθεση και τη φύση του υλικού, το μέγεθος και τον αριθμό των πόρων, την παρουσία ελαττωμάτων και πολλούς άλλους παράγοντες. Το HIP είναι μια διαδικασία κατά την οποία ένα τεμάχιο εργασίας που τοποθετείται σε πρέσα αερίου συμπιέζεται υπό τη δράση υψηλής θερμοκρασίας και ολοκληρωμένης συμπίεσης με ένα αδρανές αέριο. Η πίεση λειτουργίας και η μέγιστη θερμοκρασία που επιτυγχάνεται από τον αεριοστάτη εξαρτώνται από το σχεδιασμό και τον όγκο του. Για παράδειγμα, μια στάθμη αερίου με μέγεθος θαλάμου εργασίας 900x1800 mm μπορεί να αναπτύξει θερμοκρασία 1500 o C και πίεση 200 MPa. Η χρήση HIP για την εξάλειψη του πορώδους χωρίς τη χρήση σφραγισμένου κελύφους είναι δυνατή εάν το πορώδες δεν είναι μεγαλύτερο από 8%, καθώς σε υψηλότερη τιμή, το αέριο θα εισέλθει στο προϊόν μέσω των πόρων, εμποδίζοντας έτσι τη συμπύκνωση. Είναι δυνατό να αποκλειστεί η διείσδυση αερίου στο προϊόν με την κατασκευή ενός χαλύβδινου ερμητικού κελύφους που επαναλαμβάνει το σχήμα της επιφάνειας του προϊόντος. Ωστόσο, τα προϊόντα που λαμβάνονται από την κατασκευή προσθέτων έχουν γενικά ένα περίπλοκο σχήμα, το οποίο καθιστά αδύνατη την κατασκευή ενός τέτοιου κελύφους. Σε αυτή την περίπτωση, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα κενό σφραγισμένο δοχείο για σφράγιση, στο οποίο το προϊόν τοποθετείται σε χαλαρό μέσο (Al 2 O 3 , BN hex, γραφίτης), το οποίο μεταφέρει πίεση στα τοιχώματα του προϊόντος.

Μετά την πρόσθετη κατασκευή με τη μέθοδο SLM, τα υλικά χαρακτηρίζονται από ανισοτροπία ιδιοτήτων, αυξημένη αντοχή και μειωμένη ολκιμότητα λόγω της παρουσίας υπολειμματικών τάσεων. Για να αφαιρέσετε τις υπολειπόμενες τάσεις, να αποκτήσετε μια πιο ισορροπημένη δομή, να αυξήσετε το ιξώδες και την πλαστικότητα του υλικού, πραγματοποιείται ανόπτηση.

Σύμφωνα με τα παρακάτω δεδομένα, μπορεί να σημειωθεί ότι τα προϊόντα που λαμβάνονται με επιλεκτική τήξη λέιζερ είναι, σε ορισμένες περιπτώσεις, ισχυρότερα από τα χυτά προϊόντα κατά 2–12%. Αυτό μπορεί να εξηγηθεί από το μικρό μέγεθος των κόκκων και των μικροδομικών συστατικών, που σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της ταχείας ψύξης του τήγματος. Η ταχεία υπερψύξη του τήγματος αυξάνει σημαντικά τον αριθμό των πυρήνων στερεάς φάσης και μειώνει το κρίσιμο μέγεθός τους. Σε αυτή την περίπτωση, οι κρύσταλλοι που αναπτύσσονται γρήγορα στα έμβρυα, σε επαφή μεταξύ τους, αρχίζουν να εμποδίζουν την περαιτέρω ανάπτυξή τους, σχηματίζοντας έτσι μια λεπτόκοκκη δομή. Οι πυρήνες της κρυστάλλωσης είναι συνήθως μη μεταλλικά εγκλείσματα, φυσαλίδες αερίου ή σωματίδια που απελευθερώνονται από το τήγμα με την περιορισμένη διαλυτότητά τους στην υγρή φάση. Και στη γενική περίπτωση, σύμφωνα με τη σχέση Hall-Petch, με τη μείωση του μεγέθους των κόκκων, η αντοχή του μετάλλου αυξάνεται λόγω του αναπτυγμένου δικτύου ορίων κόκκων, που αποτελεί αποτελεσματικό εμπόδιο στην κίνηση των εξαρθρώσεων. Πρέπει να σημειωθεί ότι, λόγω της διαφορετικής χημικής σύστασης των κραμάτων και των ιδιοτήτων τους, καθώς και των συνθηκών SLM, τα προαναφερθέντα φαινόμενα που εμφανίζονται κατά την ψύξη του τήγματος εκδηλώνονται με διαφορετική ένταση.

Μηχανικές ιδιότητες υλικών που λαμβάνονται με SLM και χύτευση

Φυσικά, αυτό δεν σημαίνει ότι τα προϊόντα που λαμβάνονται με επιλεκτική τήξη με λέιζερ είναι καλύτερα από τα προϊόντα που λαμβάνονται με παραδοσιακές μεθόδους. Λόγω της μεγάλης ευελιξίας των παραδοσιακών μεθόδων απόκτησης προϊόντων, είναι δυνατό να διαφοροποιηθούν οι ιδιότητες του προϊόντος σε ένα ευρύ φάσμα. Για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας μεθόδους όπως η αλλαγή των συνθηκών θερμοκρασίας κρυστάλλωσης, η κράμα και η εισαγωγή τροποποιητών στο τήγμα, η θερμική κυκλοποίηση, η μεταλλουργία σκόνης, η θερμομηχανική επεξεργασία κ.λπ., μπορεί κανείς να επιτύχει σημαντική αύξηση στις ιδιότητες αντοχής των μετάλλων και των κραμάτων.

Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η χρήση ανθρακούχου χάλυβα για την κατασκευή πρόσθετων, ως υλικό χαμηλού κόστους με υψηλό σύμπλεγμα μηχανικών ιδιοτήτων. Είναι γνωστό ότι με την αύξηση της περιεκτικότητας σε άνθρακα στον χάλυβα, βελτιώνεται η ρευστότητα και η διαβρεξιμότητά του. Χάρη σε αυτό, είναι δυνατό να ληφθούν απλά προϊόντα που περιέχουν 0,6-1% C με πυκνότητα 94-99%, ενώ στην περίπτωση χρήσης καθαρού σιδήρου, η πυκνότητα είναι περίπου 83%. Κατά τη διαδικασία της επιλεκτικής τήξης με λέιζερ του ανθρακούχου χάλυβα, η διαδρομή τήξης κατά την ταχεία ψύξη σβήνει και σκληρύνεται σε μια δομή τρωστίτη ή σορβίτη. Ταυτόχρονα, λόγω θερμικών τάσεων και δομικών μετασχηματισμών, μπορεί να εμφανιστούν σημαντικές τάσεις στο μέταλλο, οι οποίες οδηγούν στο λουρί του προϊόντος ή στο σχηματισμό ρωγμών. Η γεωμετρία του προϊόντος είναι επίσης σημαντική, καθώς οι αιχμηρές μεταβάσεις κατά μήκος του τμήματος, οι μικρές ακτίνες καμπυλότητας και οι αιχμηρές ακμές είναι η αιτία της ρωγμής. Εάν, μετά την "εκτύπωση", ο χάλυβας δεν έχει ένα δεδομένο επίπεδο μηχανικών ιδιοτήτων και πρέπει να υποβληθεί σε πρόσθετη θερμική επεξεργασία, τότε θα πρέπει να ληφθούν υπόψη οι περιορισμοί που αναφέρθηκαν προηγουμένως στο σχήμα του προϊόντος. για να αποφευχθεί η εμφάνιση ελαττωμάτων σκλήρυνσης. Αυτό μειώνει κάπως τις προοπτικές χρήσης SLM για χάλυβες άνθρακα.
Όταν λαμβάνετε προϊόντα με παραδοσιακές μεθόδους, ένας από τους τρόπους αποφυγής ρωγμών και λουριών κατά τη σκλήρυνση προϊόντων σύνθετου σχήματος είναι η χρήση κραματοποιημένων χάλυβων, στους οποίους τα κραματικά στοιχεία που υπάρχουν, εκτός από τις αυξανόμενες μηχανικές και φυσικοχημικές ιδιότητες, καθυστερούν την μετασχηματισμός του ωστενίτη κατά την ψύξη, με αποτέλεσμα τη μείωση του κρίσιμου ρυθμού σκλήρυνσης και την αύξηση της σκληρυνσιμότητας του κραματοποιημένου χάλυβα. Λόγω του χαμηλού κρίσιμου ρυθμού σβέσης, ο χάλυβας μπορεί να σβήσει σε λάδι ή στον αέρα, γεγονός που μειώνει το επίπεδο των εσωτερικών τάσεων. Ωστόσο, λόγω της ταχείας απομάκρυνσης της θερμότητας, της αδυναμίας ελέγχου του ρυθμού ψύξης και της παρουσίας άνθρακα στον κραματοποιημένο χάλυβα, αυτή η τεχνική δεν επιτρέπει σε κάποιον να αποφύγει την εμφάνιση σημαντικών εσωτερικών τάσεων κατά την επιλεκτική τήξη με λέιζερ.

Σε σχέση με τα προαναφερθέντα χαρακτηριστικά, οι μαρτενσιτικοί χάλυβες (MS 1, GP 1, PH 1) χρησιμοποιούνται για το SLM, στο οποίο επιτυγχάνεται σκλήρυνση και αύξηση της σκληρότητας λόγω της καθίζησης διάσπαρτων διαμεταλλικών φάσεων κατά τη θερμική επεξεργασία. Αυτοί οι χάλυβες περιέχουν μικρή ποσότητα άνθρακα (εκατό τοις εκατό), με αποτέλεσμα το πλέγμα μαρτενσίτη που σχηματίζεται κατά την ταχεία ψύξη να χαρακτηρίζεται από χαμηλό βαθμό παραμόρφωσης και, κατά συνέπεια, να έχει χαμηλή σκληρότητα. Η χαμηλή σκληρότητα και η υψηλή ολκιμότητα του μαρτενσίτη διασφαλίζουν τη χαλάρωση των εσωτερικών τάσεων κατά τη σκλήρυνση και η υψηλή περιεκτικότητα σε στοιχεία κράματος επιτρέπει την ανόπτηση του χάλυβα σε μεγάλο βάθος με σχεδόν οποιοδήποτε ρυθμό ψύξης. Ως αποτέλεσμα, πολύπλοκα προϊόντα μπορούν να παραχθούν και να υποβληθούν σε θερμική επεξεργασία με SLM χωρίς φόβο ρωγμών ή παραμόρφωσης. Εκτός από τους χάλυβες μαρκινγκ, μπορούν να χρησιμοποιηθούν και ορισμένοι ωστενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες όπως ο 316L.

Συμπερασματικά, μπορεί να σημειωθεί ότι τώρα οι προσπάθειες των επιστημόνων και των μηχανικών στοχεύουν σε μια πιο λεπτομερή μελέτη της επίδρασης των παραμέτρων της διαδικασίας στη δομή, τον μηχανισμό και τα χαρακτηριστικά συμπίεσης διαφόρων υλικών υπό τη δράση της ακτινοβολίας λέιζερ, προκειμένου να βελτίωση των μηχανικών ιδιοτήτων και αύξηση της γκάμα των υλικών κατάλληλων για την κατασκευή προσθέτων λέιζερ.