В статье: особенности и подводные камни 3D-печати на 3D-принтерах по технологии "селективное лазерное сплавление" (СЛП, SLM).
Многие, расписывая достоинства 3D-принтеров, печатающие по технологии SLM любят рассказывать исключительно о достоинствах этого оборудования. Не корысти ради, хайпа для - они очарованы светлым технологическим будущим, которое проглядывает уже сегодня, и перспективами и начисто забывают о реальности бытия.
Они любят рассказывать, о возможности напечатать готовую деталь без технологической подготовки, в единичном варианте, об ускорении производства, о великих перспективах.
А что же в реальности?
А в реальности, купив SLM 3D-принтер, с чем столкнется покупатель в первую очередь?
1. В необходимости найти источник инертного/неактивного газа. В случае небольших объемов можно обойтись баллонами, но лучше иметь специальную газовую рампу, к которой можно подключать несколько баллонов. В случае большого объема печати без газовой рампы не обойтись.
2. Построение ведется от платформы – толстого металлического листа. Этот лист должен иметь абсолютно ровную поверхность (отклонение от плоскости не более «плюс-минус» 25…50 мкм), иначе первый слоя будет сформирован неправильно, и не «приварится» к платформе. При удалении деталей с платформы поверхность будет обязательно повреждена, и без выравнивания платформу нельзя будет использовать повторно.
Это требует либо наличие хорошего фрезерного (или плоскошлифовального) станка, либо закупку платформ/услуг по выравниванию поверхности платформы «на стороне».
3. При печати выделяется достаточно много тепла – 3D-принтер должен стоять в помещении с хорошей вентиляцией для удаления излишков тепла.
4. После печати платформу с напечатанными деталями необходимо очистить от порошка. Это достаточно трудоемкий и грязный и вредный процесс, который надо проводить в защитной одежде и обязательно с защитой органов дыхания и глаз.
Титан и алюминий реагируют с водой (в том числе с влагой воздуха) с выделением водорода, что может привести к взрыву. Поэтому очистку от порошка при использовании данных металлов надо проводить в закрытых боксах с инертной атмосферой. Для возможности использования таких материалов SLM-принтеры оснащаются специальной выкаткой камерой построения.
Да, я слышал, что при печати титаном в нашей стране некоторые выкатными камерами или закрытыми боксами не пользуются, но это неправильно.
5. При печати используются металлические поддержки – детали приходится отрезать от поддержек и от платформы в прямом смысле этого слова. Для этого используются ленточные пилы, бормашинки и фрезеры с отрезными дисками и т.п.
6. При печати накапливаются напряжения в деталях, и может потребоваться термообработка для снятия накопившихся напряжения – зависит от материала деталей, их размера и ориентации. Термообработку обычно проводят до отделения деталей и поддержек – вместе с платформой построения.
7. Полученная деталь имеет шероховатость поверхности Ra10 – казалось бы достаточно чистая поверхность, но… во-первых часто такой шероховатости оказывается недостаточно, а во-вторых присутствует слоистость поверхности, связанная с технологией послойного построения детали. Сразу же после печати слоистость не видна – скрывается шероховатостью поверхности, а вот при шлифовке-полировке может проявиться.
С «нижней стороны» по отношению к построению детали шероховатость выше, и в некоторых случаях – намного выше.
Вторым недостатком является пористость поверхности – поры связаны с особенностью спекания порошка, неглубокие – до 100 мкм в глубину. В случае недопустимости поверхностных пор их приходится сошлифовывать, снимая слой металла 0,1…0,15 мм, либо использовать лазерную полировку, которая закрывает поры.
Третьим недостатком является эффект «припекания» частиц порошка к поверхности – частицы порошка, которые не сплавились с металлом детали, а только «прикипели» из-за высокой температуры при сплавлении детали. Снаружи такие частицы легко удаляются механически, а во внутренних полостях их удалить механически затруднительно. В процессе использования детали по назначению эти частицы могут «откипеть» и нарушить процесс эксплуатации – забить фильтр, повредить насос, если это каналы охлаждения, попасть в зазоры и т.п. Единственный способ их убрать из внутренних полостей и каналов – химическое травление.
8. Порошок теоретически порошок можно использовать повторно. Практически количество подмешиваемого «вторичного» порошка составляет не более 20-50% в зависимости от степени ответственности печатаемой детали и материала. Причем порошок нельзя так просто взять и повторно использовать – нужно его просеять при помощи специальной станции просеивания порошка. Которая так же стоит немалых денег, и порошки алюминия и титана так же нужно просеивать в защитной атмосфере (аргон).
И что мы имеем в итоге:
И к этому фото добавьте баллоны с газом, плоскошлифовальный или фрезерный станок, ленточную пилу, ручные граверы, защитную одежду и респираторы…
Не такая уж и простая технология получается.
Но ведь можно же напечатать изделие любой сложности! – воскликнут техногики и любители хайпа.
Увы, нет, но об этом в следующей статье.
Предыдущие статьи:
Следующая статья
Обзорная статья про технологии группы "синтез на подложке"
Путеводитель по каналу:
