Vollständiger Leitfaden für slm-Ausrüstung

Übersicht

slmsteht für selektives Laserschmelzen und ist ein additives Fertigungsverfahren, bei dem ein Laser verwendet wird, um metallisches Pulvermaterial selektiv zu schmelzen und Schicht für Schicht zu verschmelzen, um ein 3D-Teil herzustellen. Es ist heute eine der am häufigsten verwendeten 3D-Drucktechnologien für Metall.

Einige wichtige Dinge, die Sie über slm-Ausrüstung wissen sollten:

• Arbeitet mit verschiedenen Metallen wie Edelstahl, Titan, Aluminium, Nickellegierungen und mehr
• Verwendet einen Hochleistungslaser zum selektiven Schmelzen von Metallpulverpartikeln in einem Pulverbett
• Baut Teile schichtweise auf, indem er dünne Pulverschichten aufträgt und den Laser abtastet, um den Querschnitt zu schmelzen
• Produziert vollständig dichte Metallteile mit mechanischen Eigenschaften, die mit denen der traditionellen Fertigung vergleichbar sind
• Ermöglicht komplexe Geometrien, die mit herkömmlichen subtraktiven Verfahren nicht möglich sind
• Gut geeignet für Kleinserienproduktion, kundenspezifische Teile und Rapid Prototyping
• slm-Maschinen bestehen aus einem Laser, einem Scannersystem, einem Pulverbett, einem Beschichtungsmechanismus und mehr

Dieser Leitfaden bietet einen umfassenden Überblick über die Funktionsweise, Typen, Anwendungen, Spezifikationen, Lieferanten, Installation, Betrieb, Wartung und vieles mehr von Laserschmelzanlagen. Lassen Sie uns die Welt des selektiven Laserschmelzens erkunden!

slm Ausrüstungstypen

Es gibt verschiedene Kategorien und Typen von Schlammgeräten von unterschiedlichen Herstellern. Hier ist ein Vergleich:

Gerätetyp	Größe bauen	Laser-Typ	Wesentliche Merkmale
Desktop slm	50-150 mm	Faser, CO2	Kompakte Größe, geringere Kosten, F&E, kleine Teile
Benchtop slm	150-300 mm	Faser, CO2	Größeres Bauvolumen, moderate Kosten
Industrielle slm	300-500 mm	Faser, CO2	Hohe Kapazität, automatisierte Produktion
Großformatige slm	500+ mm	Faser	Für große Teile, hohe Produktivität

Die wichtigsten Faktoren, die slm-Maschinentypen unterscheiden, sind:

• Volumen aufbauen – Maximale Teilegröße, die gedruckt werden kann. Die Spanne reicht von wenigen cm für den Schreibtisch bis zu 1 m für große Systeme.
• Laser-Typ – Faserlaser ermöglichen eine schnellere Bearbeitung. CO2-Laser sind kostengünstiger.
• Automatisierung Industrielle Systeme haben ein höheres Maß an Automatisierung und Kontrolle.
• Verwendung von Inertgas Größere Maschinen verwenden häufiger inertes Argongas als kleinere, die Luft verwenden.
• Preis – Desktop- und Benchtop-Modelle sind preiswerter und haben eine geringere Kapazität.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Desktop- und Tisch-SLM-Geräte gut für Prototypen und F&E-Zwecke geeignet sind, während industrielle und großformatige Systeme für die Serienproduktion konzipiert sind. Berücksichtigen Sie bei der Auswahl eines Slm-Maschinentyps die Baugröße, den Preis, die Qualitätsanforderungen und andere Anforderungen.

slm Ausrüstung Komponenten

slm-Maschinen bestehen aus mehreren wichtigen Teilsystemen und Komponenten, die zusammenarbeiten, um den additiven Fertigungsprozess zu ermöglichen. Hier sind die wichtigsten Komponenten:

Komponente	Beschreibung
Laser	Liefert gezielte Wärmeenergie zum selektiven Schmelzen des Pulvermaterials
Scannendes System	Steuert und positioniert den Laserstrahl präzise
Pulverbett	Hält und verteilt die Metallpulverschichten
Recoater	Verteilt und nivelliert Frischpulver auf der Baustelle
Zustellung des Pulvers	Fördert neues Pulver aus Kartusche/Behälter
Platte bauen	Hält das gedruckte Teil, wenn sich Schichten ansammeln
Inertgasfluss	Schutzgasatmosphäre aus Argon oder Stickstoff
Computer	Steuert die Hardware, führt die Build-Datei aus
Kühler	Kühlt Laser und empfindliche Optiken
Filters	Auffangen von überschüssigem Pulver und Partikeln

Der Laser ist eine der wichtigsten Komponenten. slm-Maschinen verwenden in der Regel entweder einen Faserlaser (Ytterbium-dotiert) oder einen CO2-Laser mit einer Leistung von 100 bis 1000 Watt. Das Laserabtastsystem lenkt den Laserstrahl über die Oberfläche des Pulverbettes und tastet den Querschnitt jeder Schicht ab.

Weitere wichtige Komponenten sind das Pulverbett, in dem das Rohmaterialpulver gelagert wird, der Recoater zum Auftragen neuer Pulverschichten, das Inertgasflusssystem, verschiedene Sensoren und vieles mehr. Die integrierte Steuerungssoftware wandelt CAD-Daten in Anweisungen um, denen die Anlage Schicht für Schicht folgt.

slm Ausrüstung Spezifikationen

slm-Maschinen können anhand verschiedener technischer Spezifikationen und Leistungsparameter verglichen werden. Hier sind einige der wichtigsten Spezifikationen, die bei Slm-Systemen zu beachten sind:

Spezifikation	Typischer Bereich
Volumen aufbauen	50mm – 500mm Kantenlänge
Schichtdicke	20-100 Mikrometer
Laserleistung	100-1000W
Scangeschwindigkeit	Bis zu 10 m/s
Balkengröße	50-100 Mikrometer
Pulverförmiges Material	Rostfreier Stahl, Titan, Ni-Legierungen, Al-Legierungen, mehr
Unterstützte Materialien	Die meisten schweißbaren Legierungen
Präzision	± 0,1-0,2% Maßgenauigkeit
Oberflächengüte	Bis zu 15 Mikrometer Rauheit

Auch andere Faktoren wie der Verbrauch von Inertgas, die Wirksamkeit des Filtersystems, die Softwarefunktionen und vieles mehr unterscheiden die verschiedenen Modelle und Leistungen von slm-Geräten. Im Allgemeinen bieten industrielle Systeme im Vergleich zu Desktop-Modellen ein größeres Bauvolumen, eine höhere Laserleistung, höhere Scangeschwindigkeiten und eine bessere Prozesssteuerung.

slm Ausrüstung Design Überlegungen

slm-Maschinen erfordern Präzisionsdesign und -technik für optische, mechanische, elektronische und Software-Systeme. Einige wichtige Designfaktoren sind:

• Laser-Optik – Gut konfiguriertes Galvo-/Spiegelsystem für präzise Lasersteuerung und Spotgrößenbestimmung.
• Handhabung des Pulvers – Minimierung von Verklemmungen und Gewährleistung eines reibungslosen Pulverflusses.
• Gasfluss – Steuerung der laminaren Strömung im Pulverbett.
• Platte bauen – Widersteht wiederholt hohen Temperaturen.
• Kontrolliert – Präzise Überwachung und Anpassung der Parameter in Echtzeit.
• Filters – Erfassen von Metallpartikeln und -pulver im Mikrometerbereich.
• Verhütung von Verunreinigungen – Empfindliche Optiken sauber halten.
• Kalibrierung – Aufrechterhaltung der Ausrichtung und Kalibrierung während des Betriebs.
• Automatisierungsbereitschaft – Ermöglicht die Integration von Materialflusssystemen.

Um wiederholbare, qualitativ hochwertige Fertigungen in einer Produktionsumgebung zu erreichen, ist ein sorgfältiges Design der slm-Geräte erforderlich. Führende Hersteller entwickeln die Hardware und Software für eine bessere Prozesssteuerung weiter.

slm Lieferanten von Ausrüstung

Es gibt eine Reihe von Unternehmen, die Slm-Ausrüstungslösungen herstellen und anbieten. Hier sind einige der wichtigsten Anbieter:

Anbieter	Ausrüstung Marken/Modelle
EOS	EOS M-Serie, EOS P-Serie
SLM-Lösungen	SLM®125, SLM®280, SLM®500, SLM®800
GE-Zusatzstoff	Konzept Laser M2, MLine, XLine 500R
3D Systems	ProX® DMP 100, 200, 300, 320
Trumpf	TruPrint 1000, 3000, 5000
Renishaw	RenAM 500Q, RenAM 500M
Sisma	Sisma Mysint100, Mysint300

Darüber hinaus gibt es eine wachsende Zahl von Anbietern aus Asien, die günstigere Desktop-SLM-Geräte anbieten:

• Farsoon
• Längeres 3D
• Raycham
• Wiiboox
• Creality

Bei der Auswahl eines Anbieters von Slm-Geräten sind die Qualität der Konstruktion, die Zuverlässigkeit, der Service, die Kundenbetreuung, die Pulverhandhabungsfunktionen, die Softwarefunktionen, die Preisgestaltung und die bisherigen Erfahrungen der Benutzer von entscheidender Bedeutung. Führende Erstausrüster bieten in der Regel bewährte Technologie und Leistung.

slm Ausrüstung Preisgestaltung

Die Kosten für slm-Geräte können je nach Bauvolumen, Ausstattung und Hersteller sehr unterschiedlich sein. Hier finden Sie einen Überblick über typische Preisspannen:

slm Ausrüstung Typ	Ungefähre Kostenspanne
Desktop slm	$50,000 – $150,000
Benchtop slm	$150,000 – $300,000
Industrielle slm	$300,000 – $1,000,000
Großformatige slm	$1,000,000+

Im Allgemeinen kosten industrielle Slm-Systeme von Erstausrüstern zwischen 300.000 und 1.000.000 $. Größere Bauumfänge, leistungsstärkere Laser und eine stärkere Automatisierung erhöhen den Preis.

Erschwingliche Desktop-Modelle von asiatischen Anbietern sind für weniger als 100.000 Dollar erhältlich. Viele von ihnen bieten ähnliche Funktionen wie teurere Geräte, können aber in puncto Zuverlässigkeit, Leistung oder Service Mängel aufweisen.

Die Gesamtkosten umfassen auch die laufenden Betriebskosten für Metallpulver, Filter, Gasversorgung, Wartung, Reparaturen und Ersatzteile, die erheblich sein können. Es sollten sowohl die Anschaffungskosten als auch die Betriebskosten der Geräte berücksichtigt werden.

slm Ausrüstung Installation

Die ordnungsgemäße Installation von slm-Geräten trägt zu einem sicheren und optimalen Betrieb bei. Hier sind die wichtigsten Installationsschritte:

• Packen Sie die Maschinenteile sorgfältig aus und überprüfen Sie sie auf Beschädigungen.
• Stellen Sie das Gerät auf einen stabilen Rahmen oder Tisch, um Vibrationen zu minimieren.
• Bauen Sie die Plattform genau waagerecht.
• Kältemaschine, Gasversorgung, Lüftungskanäle anschließen.
• Installieren Sie eine Rauchgasabsaugung/Filter.
• Schließen Sie die Stromzufuhr an.
• Installieren und kalibrieren Sie alle Optiken und den Laserpfad.
• Testbewegung des Rückstreichers, Pulversystem.
• Integrieren Sie Überwachungssensoren.
• Einrichtung eines geschlossenen Kreislaufs für die Handhabung von Pulver.
• Initialisieren und kalibrieren Sie die Maschineneinstellungen.
• Durchführung von Mustertests und Validierung der Qualität.

Eine angemessene Vorbereitung der Einrichtung ist ebenfalls erforderlich, einschließlich Platz, Stromversorgung, stabile Temperatur/Luftfeuchtigkeit, Belüftung, Möglichkeiten zur Handhabung von Gefahrstoffen und mehr. Die Installation wird in der Regel von den Vertretern des Geräteherstellers durchgeführt.

slm Gerätebetrieb

Der Betrieb einer slm-Maschine erfordert eine sorgfältige Überwachung, Systemkontrolle, Standardprotokolle und eine Validierung der Konstruktion. Hier sind die wichtigsten Betriebsverfahren:

• Importieren und Vorbereiten des 3D-CAD-Modells in die Slicer-Software.
• Wählen Sie Prozessparameter und erzeugen Sie Build-Dateien.
• Metallpulver absieben und in das System einfüllen.
• Wählen und montieren Sie die Bauplatte.
• Einstellung von Schichtdicke, Laserleistung, Geschwindigkeit usw.
• Inertgasstrom einleiten und Pulverbett vorheizen.
• Starten Sie das Auftragen der ersten Schicht und das Laserscanning.
• Regelmäßige Überwachung von Temperatur, Pulverstand und Gasfluss.
• Lassen Sie die Schichten durchlaufen, bis die volle Bauhöhe erreicht ist.
• Entfernen Sie die Bauplatte nach der Fertigstellung und bergen Sie das Teil.
• Entfernen Sie überschüssiges Pulver mit Hilfe von Strahltechniken.
• Nachbearbeitung der Teile nach Bedarf: Glühen, Bearbeitung usw.

Zu den kritischen Prozessparametern, die kontrolliert werden, gehören die Laserleistung, das Scanmuster, die Scangeschwindigkeit, die Schraffurabstände, die Schichtdicke, die Vorwärmtemperatur und andere. Häufig ist eine Überwachung und Anpassung in Echtzeit erforderlich.

Sicherheitsausrüstungen für Atem- und Augenschutz sowie eine Schulung über gefährliche Energien sind obligatorisch. Die Teile werden außerdem Validierungstests unterzogen, um die erforderlichen Materialeigenschaften zu überprüfen.

slm Wartung der Ausrüstung

Eine routinemäßige vorbeugende Wartung trägt zur Maximierung der Betriebszeit und Leistung bei. Zu den Wartungsaufgaben gehören:

• Reinigung – Halten Sie Optik, Laserpfad und Sensoren frei von Schmutz und Ablagerungen.
• Kalibrierung – Neuausrichtung und Kalibrierung von Sensoren, Lasern und Optiken.
• Filterwechsel – Luft- und Pulverfilter regelmäßig auswechseln.
• Rückstreichmaschine – Rückstreichmesser schmieren/ersetzen, Spalt einstellen.
• Laser – Überwachen der Strahlqualität und Ausrichten des Resonators.
• Bewegung – Schmieren von Lineartischen, Austausch verschlissener Komponenten.
• Puder – Entsorgen Sie überschüssigen Puder regelmäßig, um Verklumpen zu vermeiden.
• Sicherheitskontrollen – Bestätigung des Status von Gasdetektoren, Alarmen und Sensoren.
• Firmware – Installieren Sie Software- und Firmware-Updates vom Hersteller.

Die Hersteller stellen Wartungshandbücher zur Verfügung, in denen die empfohlenen täglichen, wöchentlichen und monatlichen Wartungsarbeiten aufgeführt sind. Verschleißteile wie Filter und Rückstreichklingen müssen regelmäßig ausgewechselt werden. Wartungsverträge können einen regelmäßigen vorbeugenden Service bieten.

Anwendungen der slm-Ausrüstung

Die slm-Technologie eignet sich gut für verschiedene Anwendungen in unterschiedlichen Branchen. Hier sind einige typische Anwendungen:

Luft- und Raumfahrt – Turbinenschaufeln, Strukturhalterungen, Raketendüsen

Medizinische – Orthopädische Implantate, Prothetik, chirurgische Instrumente

Automobilindustrie – Leichtbauteile, kundenspezifischer Werkzeugbau

Industriell – Wärmetauscher, Teile für die Handhabung von Flüssigkeiten

Verteidigung – Komponenten für Feuerwaffen, Rüstungen

Schmuck – Individueller Edelmetallschmuck

Zu den wichtigsten Vorteilen von slm für diese Anwendungen gehören die Konsolidierung von Baugruppen zu einem Teil, die Gewichtsreduzierung, komplexe Kühlkanäle, Freiformflächen, schnelle Durchlaufzeiten und vieles mehr.

Die hohe Präzision, die geringe Größe der Bauteile und die hervorragenden mechanischen Eigenschaften von slm machen es ideal für die Herstellung leichter, optimierter und kundenspezifischer Komponenten in allen Branchen.

Wie man einen slm-Ausrüstungslieferanten auswählt

Die Auswahl der richtigen Slm-Ausrüstung und des richtigen Lieferanten ist eine wichtige Entscheidung. Hier sind die wichtigsten Überlegungen bei der Auswahl eines Anbieters von Lichtwellenleitern:

• Qualität der Verarbeitung – Bewertung von Musterteilen, um eine gute Dichte, Eigenschaften und Genauigkeit sicherzustellen.
• Verlässlichkeit – Suche nach Daten aus der Praxis über die Zwischenzeit zwischen Ausfällen und Langlebigkeit.
• Technische Unterstützung – Bewertung der Reaktionszeit und der Support-Infrastruktur.
• Garantie – Überprüfen Sie die Garantiebedingungen für Hardware, Optik usw.
• Ausbildung – Prüfen Sie die Verfügbarkeit von Betriebs- und Wartungsschulungen.
• Palette der Materialien – Berücksichtigen Sie die verfügbaren Pulvermaterialien und die Qualität.
• Software – Prüfen Sie die integrierten Softwarefunktionen und die Benutzerfreundlichkeit.
• Regionale Präsenz – Ermitteln Sie die Verfügbarkeit von Anwendungstechnikern vor Ort.
• Dienstleistungsaufträge – Vergleichen Sie Wartungsverträge und SLAs nach dem Verkauf.
• Preisgestaltung – Gleichgewicht zwischen Anschaffungskosten, TCO und Leistungswert.

Grenzen Sie die Auswahlliste auf der Grundlage von Konstruktionsspezifikationen, Preisspanne und Risikotoleranz ein. Vereinbaren Sie Termine für Gerätevorführungen und bewerten Sie die Qualität von Musterteilen aus erster Hand bei potenziellen Lieferanten, bevor Sie eine endgültige Kaufentscheidung treffen.

slm im Vergleich zu anderen Metall-3D-Druckverfahren

slm ist eine von mehreren additiven Fertigungstechnologien für Metalle, die alle ihr eigenes Profil haben. Hier ein Vergleich von slm:

Prozess	Profis	Nachteile
Selektives Laserschmelzen (SLM)	Ausgezeichnete Eigenschaften, hohe Präzision, die meisten Legierungen	Geringere Geschwindigkeit, höhere Kosten, Restspannungen
Direktes Metall-Laser-Sintern (DMLS)	Gute Materialeigenschaften, niedrige Kosten	Porositätsprobleme in einigen Legierungen
Elektronenstrahlschmelzen (EBM)	Ausgezeichnete strukturelle Eigenschaften, nahezu volle Dichte	Weniger unterstützte Legierungen, mäßige Präzision
Gerichtete Energieabscheidung (DED)	Große Teile, Metallabscheidung, Reparaturen	Geringere Auflösung, höhere Kosten

Hauptunterschiede:

• slm produziert völlig dichte, lunkerfreie Strukturen in einem breiteren Spektrum von Legierungen, aber mit niedrigeren Fertigungsgeschwindigkeiten.
• DMLS-Pulver ist gesintert und nicht vollständig geschmolzen, was die Leistungsfähigkeit des Materials einschränkt.
• EBM erfordert ein Vakuum, unterstützt weniger Legierungen, bietet aber hervorragende Materialeigenschaften.
• DED hat eine geringere Präzision, eignet sich aber für große Metallabscheidungsanwendungen.

Für die meisten hochwertigen Produktionsteile bietet slm überlegene Materialeigenschaften. Bei großen Reparaturen oder einfacheren Formen können DED oder DMLS jedoch kostengünstiger sein.

Vorteile und Beschränkungen von slm

Wie jede andere Technologie hat auch slm sowohl Vorteile als auch Grenzen, die es zu beachten gilt:

Vorteile

• Hohe Maßgenauigkeit und feine Oberflächengüte
• Hervorragende mechanische Eigenschaften bleiben während der gesamten Bauphase erhalten
• Komplexe Geometrien und leichte Strukturen möglich
• Konsolidierte Teile und Baugruppen
• Schneller Durchlauf für Entwurfsiterationen
• Maßgeschneiderte Formen, Merkmale und Designs

Beschränkungen

• Kleine Bauumfänge schränken die Teilegrößen ein
• Relativ langsame Produktionsraten
• Unterstützt begrenzte Materialien – hauptsächlich Metalle
• Erhebliche Nachbearbeitung oft erforderlich
• Eigenspannungen können Verformungen verursachen
• Hohe Ausrüstungs- und Materialkosten

Verstehen Sie die Anforderungen der Anwendung und vergleichen Sie die Prozesskompromisse, um festzustellen, ob slm das am besten geeignete AM-Verfahren ist. slm ist ein vielseitiges Werkzeug für die Herstellung von Metallteilen, erfordert jedoch Erfahrung, um Anwendungen zu optimieren.

FAQ

Hier finden Sie Antworten auf einige häufig gestellte Fragen zu slm-Geräten:

F: Welche Metalle können mit slm verarbeitet werden?

A: Die meisten schweißbaren Legierungen, einschließlich Edelstahl, Titan, Nickellegierungen, Aluminium, Werkzeugstahl und mehr. Neue Materialien werden laufend validiert.

F: Was sind typische Schichtauflösungen für slm-Maschinen?

A: Die Schichtdicken reichen von 20 bis 100 Mikrometer, wobei 50 Mikrometer üblich sind. Feinere Schichten verbessern die Oberflächengüte, verlängern aber auch die Bauzeit.

F: Wie groß kann ein Teil mit slm hergestellt werden?

A: Desktop-Systeme unterstützen Aufbauten bis zu einer Größe von 100-150 mm, während industrielle Slm-Maschinen 500 mm oder mehr Aufbauten ermöglichen.

F: Welche Prozesse sind nach dem Slm-Druck erforderlich?

A: Zu den Nachbearbeitungsschritten gehören das Entfernen von Trägern, Strahlen, Glühen, Bearbeiten, Polieren und die Anwendung von Oberflächenbehandlungen.

F: Welche Arten von Genauigkeit und Oberflächengüte werden erreicht?

A: Die Maßgenauigkeit erreicht ±0,1-0,2 % mit Oberflächengüten um 15 Mikrometer Rauheit, abhängig von den Parametern.

F: Welche Sicherheitsvorkehrungen sind für den Betrieb erforderlich?

A: Geeignete PSA, einschließlich Atemschutzmasken, Schutzbrillen, Handschuhe und Schulungen zum Umgang mit Gefahrstoffen. Richtige Belüftung und sichere Handhabung des Pulvers sind entscheidend.

F: Welche Wartung ist für slm-Maschinen erforderlich?

A: Die regelmäßige Wartung umfasst Optik-/Laserreinigung, Filterwechsel, Pulverentsorgung, Schmierung, Kalibrierungen, Firmware-Upgrades und mehr.

F: Wie lange dauert es, einen Bauauftrag auf einer slm-Maschine einzurichten?

A: Mit vorbereiteten CAD-Modellen, dem Ausrichten von Teilen, dem Einstellen von Parametern und Slice-Zeiten kann der Start eines Builds zwischen 30 Minuten und einigen Stunden liegen.

Schlussfolgerung

slm bietet transformative Möglichkeiten für die Produktion von dichten, leistungsstarken Metallteilen. Das Verständnis der verschiedenen Anlagentypen, Funktionsprinzipien, Spezifikationen, Anwendungen und Vorteile ermöglicht es, die Technologie effektiv zu nutzen. Mit den kontinuierlichen Fortschritten bei Maschinen, Werkstoffen, Software und Prozesssteuerung verspricht slm, gegenüber der konventionellen Fertigung noch wettbewerbsfähiger zu werden.

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