Nung chảy lớp bột bằng laser (kim loại, SLM/DMLS)

Cách hoạt động

1. 1

   Cắt lớp và thêm giá đỡ. Phần mềm cắt mô hình thành các lớp rất mỏng và thêm giá đỡ (thanh kim loại mỏng). Chúng neo phần nhô vào bàn chế tạo và dẫn nhiệt đi để chi tiết không cong vênh.

2. 2

   Nạp argon. Buồng được bịt kín và xả bằng argon hoặc nitơ, khí trơ giữ kim loại nóng khỏi oxy hóa. Dòng khí đều quét khói và bắn tóe (giọt nóng nhỏ) ra khỏi đường đi của laser.

3. 3

   Rải một lớp. Piston cấp bột nâng lên, và lưỡi gạt rải bột kim loại lên bàn chế tạo, thường dày 0,02–0,06 mm.

4. 4

   Làm chảy lát cắt. Một laser sợi, thường 200–1.000 W, vẽ lát cắt. Nó làm chảy bột thành vũng chảy nhỏ đông lại gần như tức thì, hàn vào lớp bên dưới.

5. 5

   Hạ xuống và lặp lại. Bàn chế tạo hạ xuống một lớp và chu kỳ lặp lại, thường hàng nghìn lần trong một hoặc nhiều ngày.

6. 6

   Hoàn thiện chi tiết. Khi còn trên bàn, chi tiết được nhiệt luyện khử ứng suất (gia nhiệt chậm làm giãn ứng suất bị khóa). Sau đó chúng được cắt rời, giá đỡ được loại bỏ, và nhiều chi tiết tiếp tục HIP (ép đẳng tĩnh nóng, bài 9.3) và gia công.

Thông số chính

Vật liệu

Hợp kim titan (Ti-6Al-4V), thép không gỉ và thép dụng cụ, siêu hợp kim niken (Inconel), nhôm (AlSi10Mg), côban–crôm, hợp kim đồng

Chi tiết thường gặp

Kim phun động cơ tên lửa, chi tiết tuabin và hệ thống nhiên liệu, implant y tế, mão răng, khuôn có kênh làm mát, bộ trao đổi nhiệt

Kích thước chi tiết

Thường 25–40 cm mỗi cạnh; máy lớn nhất vượt quá 1 m

Độ chính xác

Khoảng ±0,1 mm khi mới in; các mặt quan trọng được gia công sau

Bề mặt hoàn thiện

Mờ và hơi nhám, như giấy nhám mịn; thô hơn ở bề mặt hướng xuống; thường được phun cát, đánh bóng hoặc gia công

Số lượng phù hợp

Từ 1 đến vài nghìn chi tiết mỗi năm; tốt nhất khi mỗi chi tiết phức tạp và có giá trị

Chi phí khuôn dụng cụ và máy

Không cần khuôn; máy tốn vài trăm nghìn đến vài triệu đô la

Tốc độ

Chậm: bản in thường mất từ một đến vài ngày

Ưu điểm và hạn chế

Ứng dụng

• Không gianKim phun động cơ tên lửa, buồng đốt, chi tiết bơm turbo
• Hàng không vũ trụVòi phun nhiên liệu động cơ phản lực, giá đỡ, bộ trao đổi nhiệt
• Y tếỔ cối khớp háng và implant cột sống có bề mặt xốp, implant đặt riêng
• Nha khoaMão, cầu răng và khung hàm giả bằng côban–crôm
• Dụng cụKhuôn ép phun với làm mát theo hình (kênh bám theo hình chi tiết)
• Đua xeGiá đỡ nhẹ, trụ đứng, chi tiết ống xả và thủy lực

Cách nhận biết

• Bề mặt kim loại xám mờ, hơi nhám hạt, thường có đường lớp mờ.
• Những vết sẹo nhỏ hoặc mảng thô trên bề mặt hướng xuống, nơi giá đỡ đã được loại bỏ.
• Một đáy phẳng, thường đã gia công, nơi chi tiết được cắt khỏi bàn chế tạo.
• Hình hữu cơ, mạng lưới hoặc kênh bên trong mà không mũi khoan hay khuôn nào tạo ra được.

So sánh với

Xem video

How Metal 3D Printing Works: SLM Additive Manufacturing Process at RapidDirect

RAPID DIRECT · Toàn bộ quy trình SLM, giải thích cho người mới

Metal 3D printing with selective laser melting

Billy Wu · Cảnh quay cận cảnh một chi tiết đang được chế tạo

Renishaw Metal 3D Printer

3D Distributed · Một máy đang làm việc: laser, tia lửa và lưỡi gạt bột

Large-Scale 3D Printing for Rocket Engines

NASA's Marshall Space Flight Center · Chi tiết động cơ tên lửa in tại NASA

Xem ảnh thật

• Wikipedia: Nung chảy laser chọn lọc — sơ đồ quy trình và ảnh chi tiết kim loại in
• Tìm ảnh trên Wikimedia Commons