SLM contro Binder Jetting: quale tecnologia di stampa 3D in metallo scegliere?

Nel mondo della stampa 3D di metalli, sebbene entrambi i metodi possano alla fine produrre parti dure, i principi di base sono profondamente diversi. Attualmente, le due tecnologie più discusse sul mercato sono Fusione laser a letto di polvere (SLM), che si basa sulla “fusione”, e Binder Jetting O Metallo FDMche si basano sul processo di “sinterizzazione/legame”.

Per aiutare tutti a comprendere meglio le differenze tra queste due tecnologie, abbiamo selezionato le più comuni 316L E acciai inossidabili 17-4PH come campioni per condurre un confronto approfondito su quattro aspetti: prestazioni del materiale, microstruttura, durezza e precisione.

Principio fondamentale: fusione contro legame

Innanzitutto, dobbiamo chiarire un punto: sebbene entrambe siano chiamate stampa 3D, i principi di Beranda Le stampanti e le stampanti industriali sono completamente diverse.

• SLM (fusione laser): È come “saldare”. Utilizza laser ad alta energia per fondere completamente la polvere metallica, che poi si solidifica, sovrapponendosi strato dopo strato.
• Stampaggio a getto di legante/FDM (sinterizzazione): È un processo simile all’incollaggio o alla lavorazione della ceramica. Innanzitutto, si utilizza un legante per tenere insieme le polveri e formare un “pezzo grezzo”, oppure il materiale viene estruso come il dentifricio. Infine, viene posto in un forno ad alta temperatura per bruciare il legante e fondere le particelle metalliche (sinterizzazione).

Scontro di prestazioni: chi è il più forte?

① Densità (Sono presenti vuoti interni?)
La densità determina direttamente la resistenza e la durata di un componente.

• Tecnologia SLM: Prestazioni eccellenti. In genere raggiunge una densità di 99,8% o superiore, con quasi nessuna cavità interna e prestazioni simili a quelle dei metalli forgiati tradizionalmente.
• Stampa a getto di legante/FDM: Poiché si basa sulla sinterizzazione ad alta temperatura per la fusione, i pori microscopici sono inevitabili al suo interno. Sebbene i processi di alta qualità possano raggiungere oltre 99%, tipicamente (specialmente nei processi MIM) la densità è compresa tra 95%-97%. Ciò significa che la tecnologia SLM ha un leggero vantaggio nel controllo dei pori.

② Resistenza alla trazione e durezza (Quale materiale è più duro?)

• Forza: Sia con la tecnologia SLM che con quella Binder Jetting, la resistenza alla trazione dell’acciaio inossidabile 316L e 17-4PH stampato in 316L e 17-4PH soddisfa gli standard internazionali (come ASTM A276) ed è superiore a quella dei pezzi fusi tradizionali.
• Differenza: Le parti stampate tramite SLM hanno solitamente un’altissima resistenza allo snervamento A causa delle rapide velocità di raffreddamento e della grana fine. Sebbene i pezzi realizzati con la tecnologia Binder Jetting soddisfino gli standard di resistenza, la loro durezza è spesso leggermente inferiore agli standard richiesti, il che è correlato al trattamento di solubilizzazione durante il processo di sinterizzazione e alla porosità residua.
• Microstruttura: L’acciaio inossidabile 316L stampato con tecnologia SLM presenta una tipica struttura austenitica geminata, mentre l’acciaio 17-4PH presenta una struttura martensitica.

Precisione e superficie: chi è più delicato?

Nel caso di componenti di precisione, la possibilità di utilizzarli direttamente dopo la stampa dipende dalla finitura superficiale e dalla precisione dimensionale.

Rugosità della superficie:

• SLM: La qualità della superficie è generalmente superiore a quella delle fusioni, ma non pari a quella delle superfici lavorate con elevata precisione. Di solito è necessaria una successiva sabbiatura o lucidatura.
• Stampa a getto di legante/FDM: La rugosità superficiale è fortemente influenzata dalla direzione di costruzione e durante il processo di sinterizzazione tendono a verificarsi deformazioni, con conseguente formazione di una superficie non perfettamente piana come quella ottenuta con la tecnologia SLM.

Precisione dimensionale:

• SLM: Precisione estremamente elevata con deformazione minima, adatta alla produzione di componenti con requisiti di tolleranza rigorosi.
• Stampa a getto di legante/FDM: Durante il processo di sinterizzazione, i pezzi sono soggetti a ritiro e deformazione (ad esempio, deformazione attorno all’anello esterno). Se si desidera un’elevata precisione, di solito è necessaria la fresatura prima della sinterizzazione, oppure si deve accettare una successiva lavorazione meccanica.

Ampia gamma di materiali: chi ha più scelta?

• Binder Jetting: In teoria presenta un’elevata compatibilità; qualsiasi materiale adatto alla tecnologia MIM (Metal Injection Molding) può essere utilizzato. I materiali comunemente disponibili sul mercato includono 316L, 17-4PH, rame puro, leghe di alluminio, ecc.
• SLM: Attualmente offre una maggiore varietà di materiali formabili, tra cui alluminio, titanio, superleghe a base di nichel, metalli preziosi e persino magnesio. In linea di principio, ogni materiale metallico saldabile può essere utilizzato per la fusione laser a letto di polvere.

Tabella riassuntiva comparativa

Per facilitare la comprensione, abbiamo predisposto la seguente tabella comparativa:

Dimensione di confronto	SLM (fusione laser)	Stampaggio a getto di legante / FDM (sinterizzazione)
Densità interna	Qualità estremamente elevata (oltre il 99,8%), paragonabile a quella del metallo forgiato.	Relativamente alto (95-99%), leggermente inferiore a SLM, contiene micropori
Proprietà meccaniche	Elevata resistenza allo snervamento, prestazioni eccellenti	Rispetta gli standard, ma la durezza e la duttilità sono leggermente inferiori.
Precisione dimensionale	Elevata deformazione minima, adatta per componenti di precisione	Medio, soggetto a deformazione durante la sinterizzazione, richiede lavorazione ausiliaria
Selezione dei materiali	Ampia gamma di materiali (titanio, alluminio, acciaio, superleghe, ecc.).	Relativamente ampio (principalmente materiali MIM come acciaio inossidabile, rame, alluminio, ecc.)
Vantaggio principale	Buone prestazioni, densità elevata, nessuna complessa post-elaborazione	Adatto a forme complesse, teoricamente idoneo alla produzione di massa

Conclusione

Non esiste una tecnologia “migliore”, ma solo l’applicazione più adatta.

Se apprezzi controllo dei costi, strutture di cavità interne complesse o produzione di massa Inoltre, i requisiti di densità non sono estremamente critici, Stampa a getto di legante o FDM per metalli sono soluzioni alternative di grande potenziale.

Se persegui Massime prestazioni, elevata resistenza e alta precisione. (come componenti aerospaziali, impianti medici), Tecnologia SLM Attualmente è la scelta preferita perché permette di stampare metallo denso praticamente privo di difetti.

Di Forgecise

Forgecise è un’azienda innovatrice nel campo della tecnologia di produzione additiva, dedita alla fornitura di materiali, attrezzature e soluzioni di processo ad alte prestazioni per la stampa 3D di metalli, destinati ai settori della produzione di stampi, dell’energia e ad altri settori industriali.