Wydajność SLM poprawiona

Wydajność SLM poprawiona

Drukowanie 3D szybko zmienia swój status z technologii nowej na główny nurt technik wytwarzania. Oznacza to, że procesy, takie jak SLM wymagają poprawy szybkości, przewidywalności i jakości produkcji. W przypadku SLM, kluczową kwestią jest to, aby po procesie uzyskać metalowe elementy o gęstości jak najbardziej zbliżonej do gęstości jednorodnego materiału bazowego; w tak krótkim czasie, jak to możliwe.

Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) skoncentrowało swoje wysiłki właśnie na tym zadaniu. Obecnie druk laserowy jest najbardziej efektywny, gdy laser operuje z mocą poniżej 225 W. Badacze chcieli dowiedzieć się, jak uzyskać takie same wyniki przy wykorzystaniu laserów w zakresie 400 W. Oznaczało to walkę z wieloma czynnikami, takimi jak, szybkość lasera, odległość między ścieżkami, strategiami naświetlania oraz grubością warstwy spiekanego proszku.

Ponieważ SLM opiera się o topienie metalowego proszku, głównym problemem okazała się porowatość końcowego stopu. Jeśli cząstki proszku, w tym przypadku ze stali nierdzewnej 315, nie stopią się w odpowiedni sposób, ostateczny spiek staje się porowaty, a zatem mniej wytrzymały. Dla wielu zastosowań, inżynierowie wymagają od materiału porowatości mniejszej niż 1%, jednak aby to uzyskać należy zrównoważyć pozostałe parametry procesu.

Aby osiągnąć tę równowagę, LLNL opracowuje komputerowe modele optymalizacyjne, które pozwolą na symulację procesu z zadanymi parametrami. Mając odpowiednie narzędzie i rozumiejąc procesy zachodzące podczas spiekania, możliwe jest osiągnięcie wyśrubowanych parametrów produkcyjnych.

Okazało się, na przykład, że gęstość metalu zmniejsza się, jeżeli prędkość naświetlania wiązką lasera jest zbyt niska. Dzieje się tak ze względu na tworzenie pustych przestrzeni wskutek głębokiego nadtapienia górnej warstwy proszku. Z kolei, zbyt wysoka prędkość nie pozwala stopić poszczególnych cząstek w prawidłowy sposób.

Zdaniem zespołu, symulacje będą pomocne w głębszym zrozumieniu zachowywania się parametrów procesu i tworzeniu późniejszych gwarancji właściwości elementów drukowanych w technologiach takich jak SLM, czy DLMS.

(rr)