Лазерное сплавление металла выполняется на основе виртуальной 3D-модели заготовки. В ходе подготовки данные из программы CAD преобразуются в машиночитаемый файл задания на изготовление. Заготовку размещают на подложке и при необходимости устанавливают опорные структуры. Перед процессом печати заготовки разделяют на отдельные слои и определяют траектории лазера для их изготовления. Затем в технологической камере, в среде инертного газа, на подложку слой за слоем наносится материал, образующий заготовку. В камере рядом друг с другом на оси расположены цилиндр с запасом порошка, рабочий цилиндр и цилиндр для излишков порошка. Устройство нанесения порошка сдвигает порошок с цилиндра с запасом на рабочий цилиндр (1). Затем лазер расплавляет первый слой порошка согласно контуру детали, соединяя его с материалом предыдущего слоя (2). На следующем этапе рабочий цилиндр опускается на один слой (3). Заготовка погружается, так сказать, во флюсовую подушку. Остатки порошка попадают в цилиндр для излишков. Этот процесс повторяется, пока деталь не будет изготовлена полностью. В целях повышения производительности TRUMPF использует в своих системах несколько лазеров, которые работают одновременно. В этом и состоит суть опции Multilaser. По завершении готовая деталь очищается от металлического порошка на станции распаковки. Затем заготовку отделяют от подложки, опорные структуры убирают, и при необходимости заготовка подвергается последующей обработке.
Лазерное сплавление металла: преимущества, принцип работы и области применения аддитивной технологии
Лазерное сплавление металла (laser metal fusion, LMF) — аддитивный метод производства, при котором на флюсовой подушке поэтапно создается заготовка. Лазер расплавляет металлический порошок, превращая его в слои материала, точно в тех местах, которые заданы конструктивными данными в CAD-модели. Поэтому метод часто называют 3D-печатью металлом или металлической 3D-печатью. Также в отрасли распространен термин «лазерное спекание». Этот метод оптимально подходит для серийного производства геометрически сложных деталей с внутренними каналами и полостями, которые обычными методами, такими как обточка или фрезерование, изготовить невозможно или достаточно сложно. Промышленная 3D-печать позволяет производить детали, отличающиеся высокой устойчивостью при низкой массе, — неоспоримое преимущество для легких конструкций, а также имплантатов и протезов, изготавливаемых по индивидуальным размерам. Кроме того, лазерное сплавление металла несет в себе меньше вреда для окружающей среды, поскольку, в отличие от метода снятия слоев, не образуется стружка и меньше материала уходит в отходы. Имея за плечами два десятилетия опыта работы с аддитивными технологиями, компания TRUMPF предлагает готовые к эксплуатации комплексные программы для обработки на флюсовой подушке: станки, сервисные услуги и цифровые системы. Мы поставляем оборудование для всего технологического цикла: от идентификации деталей до готового изделия и даже более того.
Метод LMF позволяет на основе 3D-моделей CAD изготавливать полностью функциональные заготовки, например, гибкие или вращающиеся структуры.
Метод LMF позволяет изготавливать заготовки с охлаждением вблизи контуров. Тепло отводится в той же точке, в которой возникает.
Аддитивное производство позволяет изготавливать структуры с тонкими контурами и сложным расположением.
Свобода выбора конструкции: при 3D-печати металлом, в отличие от обычных методов производства, изготовление заготовки основывается на дизайне.
Время монтажа при 3D-печати по металлу сокращается практически до нуля. Опция Multilaser и компоненты автоматизации помогут вам повысить эффективность производства.
Промышленная система управления деталями и порошком TRUMPF повышает экономичность производства.
Замкнутый контур подачи порошка обеспечивает чистоту и безопасность при производстве.
О процессе лазерного сплавления металла вкратце
Краткое объяснение принципа 3D-печати металлом.
Способы и области применения универсальны, как и сама технология
Черепной имплантат
Лазерное сплавление металла соответствует строгим требованиям к качеству и безопасности, действующим при производстве медицинского оборудования и имплантатов. Например, изображенный на рисунке черепной имплантат из титана был изготовлен по индивидуальным размерам за 8,45 часа из почти 5000 слоев материала.
Монтажный уголок
В авиации и космонавтике особое значение приобретают легкость конструкции и одновременно с этим надежное распределение усилия по кинематической цепи внутри заготовки. Такую конструкцию с оптимизированной топологией легко изготовить с использованием флюсовой подушки. Например, монтажный уголок для двери самолета, представленный на рисунке, был изготовлен за 8 часов почти из 2700 слоев материала.
Гидроблок
Представленный на рисунке гидроблок соединяет регулирующий клапан с гидроцилиндром. При производстве методом лазерного сплавления металла общий объем блока уменьшается на 80 %, а потери давления — на 93 % без ущерба для функционирования. При изготовлении не использовались опорные структуры, на весь процесс ушло одиннадцать часов.
Распределительный литниковый канал
Обычно для изготовления такого канала требуются пять отдельных деталей. Лазерная наплавка на флюсовой подушке позволяет производить готовую деталь сразу. Метод LMF легко справляется с созданием сложных каналов охлаждения вблизи контура. Дополнительное преимущество для заказчиков — сокращение времени рабочего цикла, а также термическая стабильность производственных процессов с минимальной долей брака. Распределительный литниковый канал, представленный на рисунке, был изготовлен за 70 часов.
Несущая балка моста
Лазерное сплавление на флюсовой подушке позволяет быстро и без инструментов производить сложные и функциональные опытные образцы в автомобильной промышленности. Аддитивное производство изображенной несущей балки моста с оптимизированной конструкцией и топологией продолжалось пять часов.
Зубная пластина
Преимущества аддитивного производства проявляются и при изготовлении зуботехнической продукции. Слой за слоем из биосовместимого материала создаются высокоточные компоненты за рекордно короткое время. Изображенная зубная пластина с коронками печаталась около трех часов и состоит примерно из 1200 слоев.
Заготовка из области НИОКР
В ходе разработки приложения или параметров используется изображенное задание на изготовление. При этом длинные стержни после разделения вырубкой обрабатываются для испытания на растяжение. С их помощью можно проверять прочность и деформируемость заготовки. После разделения вырубкой и шлифования прочие квадратные заготовки проверяются под микроскопом на наличие мельчайших дефектов. В обоих случаях речь идет об обеспечении высокого качества заготовок.
3D-печать аморфных металлов
Какие изделия можно изготавливать методом лазерного сплавления металла?
Вы хотели бы производить мелкие партии и прототипы методом лазерного сплавления металла? Откройте для себя компактный станок TruPrint 1000 для аддитивного производства металлических заготовок.
Хотите найти систему 3D-печати, экономичную, но без ущерба для качества? Станок TruPrint 2000 оснащен лазером с диаметром луча всего 55 мкм. Готовые изделия отличаются высоким качеством поверхности и потрясающей точностью контуров.
Ищете универсальное решение для промышленного производства методом лазерного сплавления металла? Узнайте больше о TruPrint 3000 с функцией автоматизации и встроенной системой управления деталями и порошком.
Ваша цель — максимальная производительность серийного промышленного производства с применением флюсовой подушки? Обратите внимание на частично автоматизированные процессы станка TruPrint 5000 с тремя волоконными лазерами мощностью 500 Вт.
