Technologia DMLS

  • forma wtryskowa druk 3d
  • dmls/slm tytan wydruk 3d
  • spiek laserowy proszków metalowych
  • spiek metal dmls/slm
  • eos manumacturing polska
  • druk 3d z metalu implant
  • narzędzia chirurgiczne dmls/slm
forma wtryskowa druk 3ddmls/slm tytan wydruk 3dspiek laserowy proszków metalowychspiek metal dmls/slmeos manumacturing polskadruk 3d z metalu implantnarzędzia chirurgiczne dmls/slm

Technologia DMLS – Tworzenie skomplikowanych kształtów metodą selektywnego przetapiania proszków metalowych

Technologia DMLS (Direct Metal Laser Sintering) jest technologią wytwarzania przyrostowego elementów metalowych i jest rozwijana przez firmę EOS od ponad 20 lat. Początkowa idea prototypowania części metalowych metodą DMLS przekształciła się w dojrzałą technologię produkcyjną, która oferuje konstruktorom niespotykaną do tej pory swobodę projektowania. To co odróżnia DMLS od podobnych rozwiązań typu SLM czy LC to przede wszystkim powtarzalne parametry wytrzymałościowe budowanych elementów oraz ilość przemysłowych i medycznych wdrożeń produkcyjnych. Ideą technologii DMLS jest tworzenie skomplikowanych kształtów, które mogą być niemożliwe do wytworzenia nawet metodami odlewniczymi i do tego z materiałów trudno obrabialnych.

Najpopularniejsze materiały stosowane w technologii DMLS to: stale narzędziowe, stopy tytanu, superstopy kobaltu i chromu, żaroodporne stopy niklu, chirurgiczne stale nierdzewne, stop aluminium. Prowadzone są również wdrożenia takich metali jak wolfram, miedź oraz złoto i inne metale szlachetne.

Główne gałęzie przemysłu wykorzystujące obecnie DMLS do produkcji części finalnych to: lotnictwo, przemysł kosmiczny, implantologia, stomatologia, motoryzacja, branża narzędziowa przetwórstwa tworzyw sztucznych i odlewnictwa.

Zalety technologii DMLS

  • budowanie skomplikowanych kanałów chłodzących podążających za kształtem detalu we wkładkach form wtryskowych (tzw. Chłodzenie konformalne), które znacząco skraca czas cyklu wtryskowego i poprawia jakość detali z tworzyw sztucznych,
  • projektowanie skomplikowanych geometrii ze strukturami kratownic w celu odciążenia detali w przemyśle lotniczym i kosmicznym,
  • budowanie koron i mostów dentystycznych z biozgodnego certyfikowanego stopu CoCrMo,
  • tworzenie zintegrowanych części z trudno-przetwarzanych materiałów takich jak stopy niklu czy wolfram w celu zmniejszenia ilości części wchodzących w skład danego komponentu,
  • wytwarzanie tytanowych implantów kostnych ze strukturami kratownic ułatwiających osteointegrację.

 Jak działają maszyny DMLS?

Zasada działania maszyn DMLS opiera się na nanoszeniu warstwy precyzyjnie skomponowanego proszku metalowego za pomocą ostrza na platformę roboczą a następnie selektywne przetapianie kolejnych warstw budowanego detalu przy pomocy wiązki lasera pracującego w bliskiej podczerwieni (długość fali ok. 1064nm). Cały proces odbywa się w atmosferze ochronnej – najczęściej azotowej lub argonowej w zależności od klasy reaktywności stosowanego stopu. Przykładowo stopy aluminium i tytanu są przetwarzane w osłonie argonu natomiast mniej reaktywne stale narzędziowe i super stopy kobaltu i chromu w atmosferze azotu.

DMLS schemat

Schemat przedstawia zasadę działania technologii DMLS

Kluczowym elementem całego procesu jest również konieczność ciągłego oczyszczania gazu osłonowego z zanieczyszczeń powstających podczas przetapiania. Zanieczyszczenia te najczęściej mają bardzo porowatą powierzchnię i mogą zawierać szczątkowe ilości tlenków metali oraz uwięzione pęcherzyki gazu. W przypadku gdy taka cząstka spada na przetopioną powierzchnię, a następnie jest pokryta kolejną warstwą proszku może zostać wtopiona w strukturę materiału tworząc wtrącenia o innej gęstości niż materiał stopowy. Z tego powodu jakość warstwowego przetapiania laserowego można przede wszystkim oszacować na podstawie ilości tego typu defektów na powierzchni przekroju budowanego materiału. Jeśli profil ekspozycji laserowej, system filtracji i przepływ gazu osłonowego nad powierzchnią proszku nie jest zoptymalizowany to duża ilość defektów struktury materiału powoduje jego znaczne osłabienie. W pewnych aplikacjach takich jak medycyna, formierstwo czy lotnictwo tego typu osłabienia struktury są niedopuszczalne.

W ogólnej zasadzie działania zarówno technologia DMLS jak i SLM (Selective Laser Melting) czy LC (Laser Cusing) są do siebie podobne. Powyższa różnorodność nazewnictwa technologii wynika z rejestracji nazw technologii jako znaków handlowych. Również ze względu na ograniczenia patentowe każde z producentów maszyn SLM czy LC dokonuje opłaty patentowej firmie EOS (jako pierwotnemu twórcy tej metody) jednocześnie korzystając z kilku, rozwiązań własnych, które odróżniają jeden wariant technologii od innego. Przykładem jest stosowanie gumki rozprowadzającej proszek w maszynach SLM zamiast stalowego lub ceramicznego ostrza jak w technologii DMLS.

Biorąc pod uwagę polska nomenklaturę techniczną słowo „Spiekanie” w nazwie DMLS jest mylącym zwrotem gdyż w rzeczywistości laser całkowicie przetapia sproszkowany metal, a wpływ ciepła jest widoczny wgłęb detalu nawet do kilku warstw wstecz.

Dlaczego maszyny DMLS firmy EOS?

EOS jest pod wieloma względami firmą wyznaczającą kierunek rozwoju technologii przetapiania laserowego proszków metali i tworzyw sztucznych, zarówno pod kątem oferowanej jakości, ilości zainstalowanych systemów, wdrożeń przemysłowych oraz struktury organizacyjnej.

Technologia DMLS od 1994r. do dnie dzisiejszego przekształca się z technologii szybkiego prototypowania do technologii produkcyjnej dla bardzo wymagających komponentów.

Dzięki wieloletniej współpracy EOSa z kluczowymi klientami wielu branż technologia DMLS jest obecnie najchętniej wdrażanym rozwiązaniem produkcji druku 3D elementów metalowych. Obecnie przy pomocy maszyn M280 i M290 produkowane są części do nowych silników lotniczych firmy GE oraz UTC, a kolejne firmy lotnicze takie jak MTU i RolsRoyce przygotowują się do nowych wdrożeń z  udziałem DMLS. Na maszynach M270 już od wielu lat produkowane są korony i mosty dentystyczne z stopu CoCrMo zamiast odlewów i frezowania. Maszyny M270, M280 i M290 wytwarzają implanty tytanowe oraz z implanty projektowane pod indywidualnego pacjenta. Branża narzędziowa wykonuje produkcyjne wkładki z chłodzeniem konformalnym do form wtryskowych i ciśnieniowych form odlewniczych które to wkładki skracają czas cyklu wtryskowego przy jednoczesnej poprawie jakości produkowanych detali.