سطح پرداخت قطعات ساخته شده توسط SLM چگونه است؟

ذوب لیزری انتخابی (SLM) یک فناوری پرینت سه بعدی فلزی پیشرفته است که با امکان تولید قطعات پیچیده و با کارایی بالا با خواص مکانیکی عالی، صنعت تولید را متحول کرده است. یکی از جنبه های حیاتی که اغلب مربوط به سازندگان و کاربران نهایی است، پرداخت سطحی قطعات ساخته شده توسط SLM است. در این وبلاگ، به‌عنوان تامین‌کننده SLM، به بررسی سطح پرداخت قطعات ساخته شده SLM، عوامل مؤثر بر آن و روش‌های بهبود آن می‌پردازم.

آشنایی با سطح پرداخت SLM - قطعات ساخته شده

پرداخت سطحی قطعات تولید شده توسط SLM به کیفیت سطح خارجی قطعه اشاره دارد. با پارامترهایی مانند زبری سطح، موج دار بودن و وجود عیوب سطح مشخص می شود. برخلاف روش‌های تولید سنتی، SLM قطعات را لایه به لایه با ذوب انتخابی پودر فلز با استفاده از پرتو لیزر پر انرژی می‌سازد. این فرآیند لایه به لایه علائم مشخصی را بر روی سطح قطعه به جا می گذارد و در نتیجه یک بافت سطحی منحصر به فرد ایجاد می کند.

به طور معمول، سطح ساخت قطعات SLM دارای روکش نسبتاً خشن است. بسته به عوامل مختلف زبری می تواند از ده ها تا صدها میکرومتر متغیر باشد. این زبری عمدتاً به دلیل ماهیت فرآیند ذوب پودر است. در طول SLM، فلز مذاب به سرعت جامد می شود و بی نظمی در ذرات پودر و فرآیند انجماد به زبری سطح کمک می کند. به عنوان مثال، ذرات پودر نیمه ذوب شده ممکن است به سطح بچسبند و برجستگی ها و برجستگی های کوچکی ایجاد کنند.

عوامل تاثیرگذار بر سطح پایان قطعات SLM

1. ویژگی های پودر

خواص پودر فلز مورد استفاده در SLM تاثیر قابل توجهی بر روی پرداخت سطح دارد. اندازه ذرات، شکل و توزیع نقش مهمی دارند. ذرات ریز پودر معمولاً منجر به یک سطح صاف تر می شوند زیرا می توانند به راحتی ذوب و با هم ذوب شوند. ذرات پودر کروی همچنین تمایل به تولید کیفیت سطح بهتری نسبت به ذرات با شکل نامنظم دارند، زیرا در طول فرآیند پخش پودر به طور یکنواخت تر جریان می یابند و احتمال ایجاد حفره و نقص سطح را کاهش می دهند.

2. پارامترهای فرآیند

پارامترهای فرآیند SLM، مانند توان لیزر، سرعت اسکن، ضخامت لایه و فاصله دریچه، مستقیماً بر روی سطح تأثیر می‌گذارند. قدرت لیزر بالاتر می تواند ذوب کامل پودر را تضمین کند، اما همچنین ممکن است باعث گرمای بیش از حد شود که منجر به گلوله شدن و بی نظمی سطح شود. تعادل مناسب بین قدرت لیزر و سرعت اسکن برای دستیابی به یک سطح خوب ضروری است. سرعت اسکن آهسته تر به فلز مذاب اجازه می دهد تا به طور یکنواخت پخش و جامد شود که می تواند کیفیت سطح را بهبود بخشد. با این حال، سرعت اسکن بسیار آهسته ممکن است زمان تولید و مصرف انرژی را افزایش دهد.

ضخامت لایه یکی دیگر از پارامترهای مهم است. لایه‌های نازک‌تر معمولاً منجر به یک سطح صاف‌تر می‌شوند، زیرا اثر پله‌ای بین لایه‌ها را کاهش می‌دهند. فاصله دریچه ها که فاصله بین خطوط اسکن لیزری مجاور است نیز بر ناهمواری سطح تأثیر می گذارد. فاصله دریچه کوچکتر می تواند منجر به یک سطح پیوسته تر و صاف تر شود، اما زمان پردازش را نیز افزایش می دهد.

3. هندسه قسمت

هندسه قطعه در حال چاپ نیز می تواند بر روکش سطح تأثیر بگذارد. به عنوان مثال، سازه های آویزان، برای چاپ با یک سطح خوب، چالش برانگیزتر هستند. بدون ساختارهای نگهدارنده مناسب، فلز مذاب در نواحی آویزان ممکن است در حین انجماد افتادگی یا افتادگی داشته باشد و در نتیجه سطوح ناهموار و ناهموار ایجاد شود. هندسه های پیچیده با کانال ها و حفره های داخلی نیز ممکن است در دستیابی به یک سطح یکنواخت به دلیل دسترسی محدود برای پس پردازش، مشکلاتی را ایجاد کنند.

روش‌هایی برای بهبود پوشش سطح قطعات SLM

1. روش های پردازش پست

• ماشینکاری: روش های ماشینکاری سنتی مانند فرز، تراشکاری و سنگ زنی را می توان برای بهبود پرداخت سطحی قطعات SLM استفاده کرد. ماشینکاری می تواند زبری سطح را از بین ببرد و به یک سطح با دقت بالا دست یابد. با این حال، ممکن است برای قطعاتی با هندسه پیچیده یا ویژگی های داخلی که دسترسی به آنها دشوار است مناسب نباشد.
• جلا دادن: پولیش یک روش متداول پس از پردازش برای بهبود پرداخت سطح قطعات SLM است. پولیش مکانیکی، پرداخت شیمیایی و پرداخت الکتروشیمیایی همگی گزینه‌های مناسبی هستند. پولیش مکانیکی از مواد ساینده برای حذف لایه سطحی و صاف کردن سطح استفاده می کند. پولیش شیمیایی و الکتروشیمیایی برای حل کردن مواد سطح و ایجاد یک روکش صاف به واکنش های شیمیایی متکی است.
• شات پینینگ: شات پینینگ شامل بمباران سطح قطعه با ذرات کروی کوچک با سرعت زیاد است. این فرآیند می‌تواند با صاف کردن بی‌نظمی‌های سطح و ایجاد تنش‌های فشاری، سطح را بهبود بخشد، که می‌تواند مقاومت در برابر خستگی قطعه را افزایش دهد.

2. بهینه سازی پارامترهای فرآیند

با تنظیم دقیق پارامترهای فرآیند SLM، می توان سطح پرداخت را در طول فرآیند چاپ بهبود بخشید. این نیاز به درک کاملی از خواص مواد و تعامل بین لیزر و پودر دارد. به عنوان مثال، با کاهش ضخامت لایه و بهینه سازی قدرت لیزر و سرعت اسکن، می توان زبری سطح را به میزان قابل توجهی کاهش داد.

3. بهینه سازی طراحی

طراحی قطعه با در نظر گرفتن فرآیند SLM نیز می تواند به بهبود روکش سطح کمک کند. برای سازه های آویزان، سازه های نگهدارنده مناسب باید طراحی شود تا از انجماد مناسب و جلوگیری از افتادگی اطمینان حاصل شود. علاوه بر این، اجتناب از گوشه ها و لبه های تیز می تواند احتمال تمرکز تنش و نقص سطح را کاهش دهد.

مقایسه با سایر فناوری های چاپ سه بعدی

هنگام مقایسه پرداخت سطح قطعات SLM با سایر فناوری های چاپ سه بعدی، توجه به تفاوت ها مهم است. به عنوان مثال، درمنیفولد نایلونی سبک پرینت سه بعدی MJF, Multi - Jet Fusion (MJF) یک فناوری همجوشی بستر - پودری است که از فرآیند جت بایندر برای ایجاد قطعات از پودر نایلون استفاده می کند. MJF عموماً قطعاتی با سطح صاف‌تر در مقایسه با قطعات SLM ساخته شده تولید می‌کند، زیرا فرآیند جت بایندر شامل ذوب سریع و انجماد پودر فلز نمی‌شود.

از سوی دیگر، زینترینگ مستقیم فلزات لیزری (DMLS) مشابه SLM است که از لیزر برای ذوب پودر فلز نیز استفاده می کند. با این حال، DMLS اغلب یک فرآیند کمی متفاوت دارد و ممکن است منجر به پرداخت سطوح مختلف شود. دررادیاتور مسی چاپ سه بعدی DMLSسطح رادیاتورهای مسی چاپ شده DMLS ممکن است بسته به پارامترهای فرآیند خاص و مواد مورد استفاده متفاوت باشد.

کاربردها و الزامات پرداخت سطحی در صنایع مختلف

1. صنعت هوافضا

در صنعت هوافضا، پرداخت سطح قطعات SLM از اهمیت بالایی برخوردار است. قطعاتی مانند پره‌های توربین و قطعات ساختاری برای کاهش کشش آیرودینامیکی و بهبود عملکرد به سطح صاف نیاز دارند. یک سطح ناهموار می تواند تلاطم و تلفات انرژی را افزایش دهد که در کاربردهای هوافضا غیر قابل قبول است. علاوه بر این، یک سطح خوب می تواند عمر خستگی قطعات را افزایش دهد و اطمینان طولانی مدت آنها را در محیط های پر استرس تضمین کند.

2. صنعت پزشکی

در زمینه پزشکی، SLM برای تولید ایمپلنت های سفارشی و ابزار جراحی استفاده می شود. پرداخت سطحی این قطعات برای زیست سازگاری و عملکرد بسیار مهم است. سطح صاف می تواند خطر چسبندگی و التهاب باکتریایی را که برای دستگاه های قابل کاشت ضروری است، کاهش دهد. به عنوان مثال، درچاپ سه بعدی ویژه - محفظه چرخش موتور دیزلی شکلاگرچه به صنعت موتور دیزل مربوط می شود، مفهوم الزامات پرداخت سطح را می توان به طور مشابه در زمینه پزشکی درک کرد، جایی که دقت و کیفیت سطح بسیار مهم است.

نتیجه گیری

پرداخت سطح قطعات ساخته شده توسط SLM یک جنبه پیچیده و مهم از فناوری است. در حالی که سطح ساخت قطعات SLM به طور کلی ناهموار است، عوامل مختلفی مانند ویژگی های پودر، پارامترهای فرآیند و هندسه قطعه می توانند بر کیفیت سطح تأثیر بگذارند. با استفاده از تکنیک‌های پس پردازش، بهینه‌سازی پارامترهای فرآیند و طراحی مناسب قطعات، می‌توان سطح روکش قطعات SLM را به میزان قابل توجهی بهبود بخشید تا نیازهای صنایع مختلف را برآورده کند.

اگر به قطعات SLM با کیفیت بالا با روکش سطح عالی علاقه دارید، ما اینجا هستیم تا به شما کمک کنیم. ما به عنوان یک تامین کننده با تجربه SLM، تخصص و تجهیزات پیشرفته ای برای تولید قطعاتی داریم که نیازهای خاص شما را برآورده می کند. چه به قطعاتی برای صنایع هوافضا، پزشکی یا صنایع دیگر نیاز داشته باشید، ما می توانیم با شما برای بهینه سازی فرآیند و دستیابی به سطح مورد نظر همکاری کنیم. برای خرید و بحث بیشتر با ما تماس بگیرید.

مراجع

• Gu, D., Shen, Y., Ding, Y., & Meiners, W. (2012). تولید مواد افزودنی لیزری اجزای فلزی: مواد، فرآیندها و مکانیسم ها. بررسی های مواد بین المللی، 57 (3)، 133 - 164.
• Kruth, JP, Leu, MC, & Nakagawa, T. (2007). پیشرفت در تولید مواد افزودنی و نمونه سازی سریع. CIRP Annals - Manufacturing Technology، 56(2)، 743 - 767.
• Yadroitsev، I.، برتراند، P.، و Smurov، I. (2007). تاثیر ویژگی های پودر بر خواص قطعات ساخته شده توسط ذوب لیزری انتخابی مجله فناوری پردازش مواد، 192 - 193، 353 - 357.