SLM против струйной печати связующим веществом: какой метод 3D-печати металлом выбрать?

В мире 3D-печати металлом, хотя оба метода в конечном итоге позволяют получать твердые детали, лежащие в их основе принципы существенно различаются. В настоящее время двумя наиболее обсуждаемыми технологиями на рынке являются: Лазерное спекание порошкового слоя (SLM)который основан на «плавлении», и Струйная печать связующим веществом или Металл FDMкоторые основаны на «спекании/склеивании».

Чтобы помочь всем лучше понять различия между этими двумя технологиями, мы выбрали наиболее распространенную. 316Л и нержавеющая сталь 17-4PH В качестве образцов для проведения углубленного сравнения по четырем параметрам: характеристики материала, микроструктура, твердость и точность.

Основной принцип: плавление против склеивания

Во-первых, необходимо прояснить один момент: хотя оба метода называются 3D-печатью, принципы их работы различаются. Beranda Промышленные принтеры и обычные принтеры — это совершенно разные вещи.

• SLM (лазерное плавление): Это похоже на «сварку». В ней используются высокоэнергетические лазеры для полного расплавления металлического порошка, который затем затвердевает, образуя слой за слоем.
• Струйная печать связующим веществом/FDM (спекание): Это похоже на «склеивание» или «гончарное дело». Сначала используется связующее вещество, чтобы склеить порошок и сформировать «сырую заготовку», или же изделие экструдируется, как зубная паста. Наконец, его необходимо поместить в высокотемпературную печь, чтобы выжечь связующее вещество и сплавить металлические частицы (спекание).

Соревнование мастерства: кто сильнее?

① Плотность (Есть ли внутренние пустоты?)
Плотность напрямую определяет прочность и долговечность детали.

• Технология SLM: Отличные характеристики. Обычно достигается плотность . 99,8% или выше, практически без внутренних пустот, с характеристиками, близкими к традиционно кованым металлам.
• Струйная печать связующим веществом/FDM: Поскольку для плавления используется высокотемпературное спекание, микроскопические поры внутри неизбежны. Хотя высококачественные процессы позволяют достичь более чем 99%Как правило (особенно в процессах MIM), плотность находится в диапазоне от… 95%-97%. Это означает, что технология SLM имеет небольшое преимущество в контроле пор.

② Предел прочности на растяжение и твердость (Кто тверже?)

• Сила: Независимо от того, используется ли технология SLM или струйная печать связующим веществом, прочность на растяжение напечатанных деталей из нержавеющей стали 316L и 17-4PH соответствует международным стандартам (например, ASTM A276) и выше, чем у традиционных литых деталей.
• Разница: Детали, напечатанные методом SLM, обычно обладают чрезвычайно высокими характеристиками. предел текучести Это происходит из-за высокой скорости охлаждения и мелкозернистой структуры. Хотя детали, изготовленные методом струйной печати связующим веществом, соответствуют стандартам прочности, их твердость часто несколько ниже требуемых стандартов, что связано с обработкой раствором в процессе спекания и остаточной пористостью.
• Микроструктура: Сплав 316L, полученный методом селективного лазерного плавления (SLM), имеет типичную двойниковую аустенитную структуру, тогда как сплав 17-4PH имеет мартенситную структуру.

Точность и качество поверхности: что более деликатно?

В случае прецизионных деталей возможность их непосредственного использования после печати зависит от качества поверхности и точности размеров.

Шероховатость поверхности:

• SLM: Качество поверхности обычно превосходит качество литья, но не такое хорошее, как у высокоточных механически обработанных поверхностей. Как правило, требуется последующая пескоструйная обработка или полировка.
• Струйная печать связующим веществом/FDM: Шероховатость поверхности в значительной степени зависит от направления построения, а в процессе спекания может происходить деформация, в результате чего поверхность получается не такой плоской, как при SLM-печати.

Точность размеров:

• SLM: Исключительно высокая точность с минимальной деформацией, подходит для изготовления деталей со строгими требованиями к допускам.
• Струйная печать связующим веществом/FDM: В процессе спекания детали подвержены усадке и деформации (например, деформации вокруг внешнего кольца). Если требуется высокая точность, обычно перед спеканием необходима фрезеровка, или же приходится мириться с последующей механической обработкой.

Материальная широта: у кого больше выбора?

• Струйная печать связующим веществом: Теоретически, материал обладает высокой совместимостью; можно использовать любой материал, подходящий для MIM (литья под давлением металла). В настоящее время на рынке распространены такие материалы, как 316L, 17-4PH, чистая медь, алюминиевые сплавы и т.д.
• SLM: В настоящее время предлагается более широкий выбор формуемых материалов, включая алюминий, титан, никелевые суперсплавы, драгоценные металлы и даже магний. В принципе, любой свариваемый металлический материал Может использоваться для лазерной порошковой послойной сварки.

Сводная сравнительная таблица

Для более наглядного понимания мы подготовили следующую сравнительную таблицу:

Размер сравнения	SLM (лазерное плавление)	Струйная печать связующим веществом / FDM (спекание)
Внутренняя плотность	Чрезвычайно высокое качество (99,8%+), близкое к качеству кованого металла.	Относительно высокое содержание липидов (95-99%), немного ниже, чем у SLM, содержит микропоры.
Механические свойства	Высокая прочность на разрыв, превосходные эксплуатационные характеристики	Соответствует стандартам, но твердость и пластичность несколько ниже ожидаемых.
Точность размеров	Высокая степень деформации, минимальные деформации, подходит для прецизионных деталей.	Материал средней плотности, склонный к деформации в процессе спекания, требует дополнительной обработки.
Выбор материалов	Чрезвычайно широкий спектр материалов (титан, алюминий, сталь, суперсплавы и т. д.)	Относительно широкий спектр материалов (в основном нержавеющая сталь, медь, алюминий и т. д., используемые для MIM-печати).
Главное преимущество	Высокая производительность, высокая плотность данных, отсутствие сложной постобработки.	Подходит для сложных форм, теоретически пригоден для массового производства.

Заключение

Не существует «лучшей» технологии, есть только наиболее подходящее для неё применение.

Если вы цените контроль затрат, сложные внутренние полостные структуры или массовое производство Более того, требования к плотности не являются крайне критичными. Струйная печать связующим веществом или металлическая FDM-печать являются весьма перспективными альтернативными решениями.

Если вы продолжите Максимальная производительность, высокая прочность и высокая точность. (например, детали для аэрокосмической отрасли, медицинские имплантаты), технология SLM В настоящее время это предпочтительный вариант, поскольку он позволяет печатать плотный металл практически без дефектов.

О Forgecise

Forgecise является новатором в области аддитивных технологий производства, специализирующимся на предоставлении высокоэффективных материалов, оборудования и технологических решений для 3D-печати металлом в сфере производства пресс-форм, энергетики и других отраслях промышленности.