През последните години 3D печатът със селективно лазерно топене (SLM) се наложи като революционна технология в производствената индустрия. Като водещ доставчик на SLM 3D печат, ние сме свидетели от първа ръка на трансформиращата сила на тази технология в различни сектори. Един от най-критичните фактори, влияещи върху качеството и производителността на SLM 3D печат, е мощността на лазера. В този блог ще разгледаме сложната връзка между лазерната мощност и SLM 3D печата, изследвайки как различните настройки на лазерната мощност могат да повлияят на крайния продукт.
Разбиране на основите на SLM 3D печат
Преди да обсъдим въздействието на лазерната мощност, важно е да разберем основните принципи на SLM 3D печата. SLM е допълнителен производствен процес, който използва високоенергиен лазерен лъч за селективно стопяване и сливане на частици метален прах заедно, слой по слой, за създаване на триизмерен обект. Процесът започва с тънък слой метален прах, който се разпределя равномерно върху платформа за изграждане. След това лазерен лъч сканира напречното сечение на обекта, разтапяйки праха според цифровия модел. След като един слой е завършен, платформата за изграждане се спуска и се нанася нов слой прах. Този цикъл продължава, докато целият обект бъде отпечатан.
Ролята на лазерната мощност в SLM 3D печат
Мощността на лазера е решаващ параметър при SLM 3D печат, тъй като пряко влияе върху топенето и втвърдяването на металния прах. Енергията от лазерния лъч се използва за нагряване на праха до температура над точката му на топене, което му позволява да се слее със съседни частици. Количеството енергия, доставено на праха, се определя от мощността на лазера, скоростта на сканиране и диаметъра на лазерния лъч.
1. Плътност и порьозност
Един от основните ефекти на лазерната мощност върху SLM 3D печат е плътността и порьозността на отпечатания обект. Когато мощността на лазера е твърде ниска, металният прах може да не достигне напълно точката на топене, което води до непълно сливане между частиците. Това води до пореста структура с ниска плътност. Порьозността може значително да намали механичните свойства на отпечатаната част, като нейната здравина и устойчивост на умора.
От друга страна, ако мощността на лазера е твърде висока, прекомерната енергия може да доведе до прекомерно разтопяване и изпаряване на метала. Това може да създаде пори с ключалка, които са продълговати празнини в структурата на материала. Тези отвори могат също така да отслабят механичните свойства на частта и да доведат до напукване по време на етапите на печат или последваща обработка. Следователно намирането на оптималната мощност на лазера е от решаващо значение за постигане на отпечатан обект с висока плътност и без пори.
2. Повърхностно покритие
Мощността на лазера също има значително влияние върху покритието на повърхността на отпечатаната част. При ниски лазерни мощности повърхността може да е грапава поради непълно разтопяване и наличие на неразтопени прахови частици. Тези частици могат да се придържат към повърхността, създавайки неравна текстура.
Обратно, по-високите мощности на лазера могат да доведат до по-гладка повърхност. Повишената енергия позволява по-добро топене и протичане на метала, което може да запълни малки празнини и да създаде по-равномерна повърхност. Изключително високата мощност на лазера обаче може да доведе до пръскане на метала и образуване на неравности по повърхността, така че трябва да се намери баланс.
3. Микроструктура
Микроструктурата на отпечатания метал е друг аспект, повлиян от мощността на лазера. Бързите цикли на нагряване и охлаждане при SLM 3D печат могат да доведат до образуването на различни микроструктури. При ниски мощности на лазера скоростта на охлаждане е сравнително бърза, което може да доведе до финозърнеста микроструктура. Финозърнестите материали често имат по-висока якост и твърдост, но могат да бъдат по-крехки.
С увеличаването на мощността на лазера времето за нагряване е по-дълго и скоростта на охлаждане може да е по-бавна. Това може да доведе до образуването на по-едрозърнеста микроструктура. По-едрозърнестите материали могат да имат по-ниска якост, но по-висока пластичност. Следователно, в зависимост от специфичните изисквания на приложението, мощността на лазера може да се регулира, за да се контролира микроструктурата и, следователно, механичните свойства на отпечатаната част.
Приложения и влиянието на лазерната мощност
1.3D печат в ортопедични импланти
В областта на производството на ортопедични импланти качеството и свойствата на отпечатаните части са от първостепенно значение. Необходима е структура с висока плътност, без пори, за да се осигури механичната цялост на импланта. Трябва да се избере подходяща мощност на лазера, за да се постигне еднаква микроструктура и добро покритие на повърхността. Това е от съществено значение за биосъвместимостта и правилната интеграция с човешкото тяло.
2.MJF 3D печат Найлон PA12 автомобилни части
За автомобилните части механичните свойства като здравина, твърдост и устойчивост на умора са от решаващо значение. Чрез регулиране на мощността на лазера можем да оптимизираме плътността и микроструктурата на отпечатаните части от найлон PA12. Това позволява производството на автомобилни компоненти с висока производителност, които могат да издържат на напрежението и напрежението по време на работа.
3.Спираловидна висулка за бижута от неръждаема стомана с 3D печат
При производството на бижута, повърхностното покритие е ключов фактор. Желателна е гладка и лъскава повърхност за естетически цели. Правилната мощност на лазера може да гарантира, че прахът от неръждаема стомана се топи равномерно, което води до красив, висококачествен спирален медальон. Помага и за постигане на желаната форма и детайли на бижутата.
Намиране на оптималната мощност на лазера
Определянето на оптималната лазерна мощност за конкретно приложение не е лесна задача. Изисква комбинация от теоретични знания, експериментално тестване и опит. Трябва да се вземат предвид фактори като вида на металния прах, желаните механични свойства и геометрията на частта.
Обикновено започваме с набор от настройки на лазерната мощност въз основа на свойствата на материала. След това провеждаме серия от пробни разпечатки при различни нива на мощност и анализираме получените части по отношение на плътност, повърхностно покритие и микроструктура. Този итеративен процес ни позволява да прецизираме мощността на лазера и да намерим настройката, която най-добре отговаря на изискванията на конкретното приложение.
Заключение
Като виден доставчик на SLM 3D печат, ние разбираме критичната роля, която лазерната мощност играе за успеха на SLM 3D печат. От плътност и порьозност до повърхностно покритие и микроструктура, лазерната мощност оказва дълбоко влияние върху всеки аспект на печатния продукт. Независимо дали става дума за ортопедични импланти, автомобилни части или бижута, намирането на оптималната мощност на лазера е от съществено значение за постигане на висококачествени резултати.
Ако търсите висококачествени услуги за SLM 3D печат или имате въпроси относно това как да оптимизирате мощността на лазера за вашето конкретно приложение, препоръчваме ви да се свържете с нас. Нашият екип от експерти е готов да ви помогне във всяка стъпка от процеса, от избора на материал до крайното производство. Свържете се с нас за преговори за снабдяване и нека заедно да тръгнем на пътешествие, за да създадем иновативни и високопроизводителни 3D печатни продукти.
Референции
- Hussein, AM, & Brandt, M. (2016). Параметри на процеса и тяхното влияние върху механичните свойства на адитивно произведен Ti6Al4V: преглед. Международният журнал за напреднали производствени технологии, 83 (5 - 8), 975 - 999.
- Ядроицев, И., Бертран, д-р, и Смуров, И. (2007). Селективно лазерно топене на прах на основата на желязо. Journal of Materials Processing Technology, 185 (1 - 3), 242 - 247.
- Kruth, JP, Le Maire, M., & Vanhumbeeck, J. (2007). Селективно лазерно топене на биосъвместими метали за бързо производство на медицински части. Международен вестник за изследване на материалите (бивш Zeitschrift für Metallkunde), 98 (3), 205 - 215.