מה זה DMLS טכנולוגיה?

Direct Metal לייזר Sintering (DMLS) הוא תהליך ייצור תוספתי המשתמש לייזר בעל עוצמה גבוהה כדי למזג באופן סלקטיבי חלקיקים אבקת מתכת שכבת על ידי שכבה לתוך רכיבי מתכת מוצקים, צפופים.בניגוד לשיטות תת-פרקטיביות מסורתיות כגון CNC machining כי להסיר חומר מבלוק מוצק, DMLS בונה חלקים מ-Ratchs באמצעות מודלים תלת-ממדיים דיגיטליים.

התהליך מתחיל עם שכבה דקה של אבקת מתכת התפשטה על פני פלטפורמה בנייה.הייזר לאחר מכן הוא עקבות החלק של החלק, התכה ו fusing חלקיקי האבקה יחד.הפלטפורמה מורידה על ידי שכבה אחת, שכבה חדשה של אבקה מוחל, ואת הלייזר ממזג את החלק הבא של מחזור הצלב אל העבר. מחזור זה חוזר אלפי פעמים עד החלק המלא נוצר.

DMLS הוא ייחודי מתהליכי תוספת מתכת אחרים כגון אלקטרון באם (EBM) או Binder Jetting.It מציע פתרון בסדר יותר, מעבר פני השטח טוב יותר, ואת היכולת לייצר חלקים עם דיוק ממדי גבוה - באופן חד-פעמי בתוך ± 0.1 מ"מ עבור רוב הגממות.דיוק זה הופך את DMLS מתאים במיוחד עבור כלי לתקן יישומים שבהם סובלנות הדוקה הם קריטי.

חומרים בשימוש ב-DMLS

מגוון רחב של ⁇ מתכת ניתן לעבד עם טכנולוגיית DMLS. חומרים נפוצים כוללים:

  • (ב) 316L, 17-4PH): להציע עמידות קורוזיון מעולה וכוח מכני עבור כלי מטרה כללי.
  • (ב) [ה]: [ה], [ה], מרינג פלדה:] אִם [ה], תַבְּהַּדְהַהְיִלְהַהְיִם, וְאֶתְתִּיְתִּיְתָּעָעָשִׂיתְתִּים, וְהִׁבְתּׁבְתִּים.
  • (FLT:0) ⁇ טיטניום סגסוגתFLT:1 (Ti-6Al-4V): לספק יחס יוצא דופן של כוח למשקל עבור תיקונים קלים ויישומים אוויריים.
  • (ב) ⁇ 0 (אלסיום) סגסוגת: 1 (אלסיום 10 מ"ג): ניתוק חום מהיר והם אידיאליים עבור יישומים הדורשים ניהול תרמי.
  • (FLT:0) Nickel מבוסס סופראלוסטבייט 1 (אינטל 718, 625): עם טמפרטורות קיצוניות וסביבות קורוזיות עבור שימושים תעשייתיים תובעניים.
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

כל חומר מביא תכונות ייחודיות שניתן למנף לדרישות כלי ותיקון ספציפיות.הבחירה תלויה בגורמים כגון טמפרטורה הפעלה, עומסים מכניים, צרכי התנגדות ללבוש, דרישות התנהגות תרמיות.

יתרונות ייצור DMLS בכלים ותיקון

DMLS מציע מערך משכנע של הטבות שהופכות את האופן שבו יצרנים ניגשים למכשור ולייצור תיקון.יתרונות אלה הולכים מעבר לייצור חלק פשוט ומשפיעים על המערכת האקולוגית של הייצור.

פשטות מהירה וההרסה

ייצור כלי מסורתי יכול לקחת שבועות או אפילו חודשים, במיוחד כאשר ג'ממות מורכבות או עיצובים מותאמים אישית מעורבים. DMLS מפחית את זמני ההובלה באופן דרמטי.תיקון שעשוי לקחת שישה עד שמונה שבועות למכונה ולהרכיבה יכול להיות מיוצר בתוך מספר ימים.מהירות זו מאפשרת ליצרנים להתעכב על עיצובים במהירות, לבחון גרסאות מרובות לפני ביצוע ייצור סופי.

מהנדסים יכולים כעת לשלב משוב מ רצפת החנות לתוך תיקונים כלי, ויש להם תיקונים מעודכנים מוכנים לשימוש בתוך 48 שעות.גיליות זו היא בעלת ערך במיוחד בסביבות ייצור עשירות, נמוך כרכים שבו צורך משתנה לעתים קרובות.

מורכבות Geometries and Design Freedom

DMLS מסירת רבים מהמגבלות הגיאומטריות שהוטלו על ידי ערוצי קירור פנימיים תואמים פנימיים, מבנים לצמצום משקל, צורות אורגניות עבור ארגונומיה, ותכונות משולבות כמו הבוסים או הירכיים של הגדלים ניתן לייצר כולם בבניין יחיד.עם DMLS, מורכבות מגיעה ללא עלות נוספת.

לדוגמה, עובש הזריקה מוסיף עם ערוצי קירור תואמים יכול להפחית את זמני מחזוריים עד 30-50% בהשוואה קווי קירור מסורתיים סטרייטים סלולאריים. בדומה, תיקונים יכולים לשלב מבנים קלים לצמיגים שמירה על נוקשות תוך צמצום מסה עד 40-60%, מה שהופך אותם קלים יותר עבור מפעילי להתמודד וצמצום זמני מחזור במערכות אוטומטיות.

עלויות-אווירה ויציבות חומרית

שיטות ייצור מסורתיות כמו machining לייצר פסולת חומרית משמעותית - לעתים קרובות 80-90% מהמניות החל הוסר.DMLS משתמש רק החומר הנדרש עבור החלק הסופי, עם אבקה לא מופרכת להיות מיחזור עבור בנייה עתידית.יעילות חומרית זו מתורגמת ישירות לחיסכון בעלויות, במיוחד עבור ⁇ יקר כמו טיטניום או איקונפל.

משוואה העלות גם מעדיפה DMLS עבור ייצור נמוך כרכים פועל.בעוד העלות של הקטנת המינון עם נפח בשל עלויות ההתקנה המתוקות, DMLS שומרת על עלויות יציבות יחסית ללא קשר לכמות. עבור כלי ויישומים תיקון שבו כמויות הן בדרך כלל נמוכות (1-50 יחידות), DMLS לעתים קרובות מציעה את העלות הנמוכה ביותר של הבעלות.

התאמה אישית ו- On-Demand הפקה

כל כלי או תיקון ניתן להתאים לדרישות ספציפיות ללא שינויים יקרים או התקנה.יצרן המייצר גרסאות מוצר מרובות יכול לשמור על ספרייה דיגיטלית של עיצובי תיקון לייצר אותם על הביקוש לפי הצורך.זה מבטל את עלויות המלאי ומצמצמצמצם את הסיכון של obsolescence.

ההתאמה גם מרחיבה לשיקולים ארגונומיים.ניתן לתכנן את התבניות של המפעילות הייחודיות, כולל מרקמים אחיזה, או לשלב מנגנונים מהירים המפחיתים את עייפות המפעילה.אלמנטים העיצוביים האלה הם כמעט חופשיים ב DMLS אבל יהיה יקר ללא הגבלה עם שיטות קונבנציונליות.

כוח חומרי ויציבות

חלקים המיוצרים באמצעות DMLS מציגים תכונות מכניות דומות, ובמקרים מסוימים עולה, אלה של חומרים wrought. קצב ההחזקה המהיר הטבוע בתהליך ליצור מיקרו-מבנה דק התורמים לעוצמה גבוהה ולקשות.עם טיפולים חום לאחר עיבוד מתאים, חלקי DMLS יכולים להשיג 99-100% צפיפות ונכסים מכניים העומדים או עולים על תקני ASTM עבור החומר המתאים.

עבור כלי יישומים הקשורים ללבוש, פלדה כלי DMLS כמו H13 או Maraging פלדה יכול להיות קשה ל HRC 50-60, מתן התנגדות מצוינת לחברה ועיוות.העדר של ריתוך או מפרקים מצופים בחלקים DMLS גם מבטל נקודות חלשות שיכול להיכשל תחת טעינה מחזורית.

יישומים בייצור כלי ותיקון

היישומים המעשיים של DMLS בכלים ותיקון של טווח הייצור בתעשיות כולל רכב, אווירוקל, ייצור מכשירים רפואיים, וייצור תעשייתי כללי.

ג'יג'ס ו- Fixtures

DMLS מאפשר ייצור של ג'יגס ותיקוןים קלים יותר, ארגונומיים יותר, ותפקודי יותר מאשר עמיתיהם הממכונה.תיקון מכונה טיפוסי עשוי לשקול 10 ק"ג, בעוד גרסה DMLS-optimized בשילוב מבני הנקה יכול לשקול 4 ק"ג עבור אותה נוקשות.

עיצובים תיקון יכולים לשלב תכונות איתור, מנגנונים קלפיים וחיישנים ישירות לתוך החלק, ביטול השלבים והפחתת ספירת החלקים.לדוגמה, תיקון DMLS יחיד יכול להחליף אסיפה של שישה או שבעה מרכיבים מכוונים, צמצום זמן ההרכבה וחיסול בעיות ערימה סובלנות.

חיתוך כלים וכנסות

למרות DMLS עדיין לא בשימוש נרחב עבור פלדה מהירה או חיתוך קבייד, זה מצטיין בייצור גופי כלי, בעלי, ולהוסיף עם ערוצים פנימיים מורכבים עבור משלוח קירור. חיתוך כלי הוספת עם קירור תואם יכול להפחית את הטמפרטורות על ידי 20-30%, להאריך חיי כלי ושיפור פני השטח על חלקים ממכונה.

DMLS גם מאפשר ייצור של ברים משעממים מותאמים אישית, רימרס, וחתכים מלגיאומטריה מטובעת עבור פעולות ספציפיות. יצרנים יכולים לעצב כלים עם זוויות helix, ג'ממות השבבים, וחלוקה המונית מאוזנת כי יהיה בלתי אפשרי מכונה באופן קונבנציונלי.

זקנים ומתים

הזרקת עובש מוסיפה, מת ליהוק מת, וכלים מבוללים נהנים מאוד מטכנולוגיית DMLS.היכולת לשלב ערוצי קירור תואמים ישירות לתוך הליבה עובש ואת העקרבה להפחית את זמני מחזור על ידי שיפור העברת חום.עבור עובש הזרקת פלסטיק, זה יכול להיות ממוצע הפחתת זמן מחזור של 25-50%, עם עלייה נאותה בפריון.

DMLS גם מאפשר ייצור של עובש להוסיף קווים מורכבים, מרקמים משטח מורכבים, ומערכות הזרקת משולב.יכולות אלה הן בעלות ערך במיוחד עבור תבניות מכשיר רפואי, תבניות אריזה, רכיב רכב מת שבו המורכבות חלקית היא גבוהה וזמן לשוק הוא קריטי.

סוף-סוף-הארם כלים

כלי קצה של כלי נשק (EOAT) עבור מערכות רובוטיות דורש איזון של כוח, קשיחות, ומסה נמוכה. DMLS מאפשר ייצור של מוליכים, מחזיקי גביע שבץ, וגידולי חיישן המתאימים עבור חלק ספציפי גיאומטריה. A DMLS לוכד תוכנן עבור חלק מסוים של רכב עשוי לשקול פחות מ -60 אחוזים מאשר שווה ערך תוך מתן חלוקה טובה יותר של כוח.

מכיוון שניתן לייצר חלקים DMLS במהירות, יצרנים יכולים להתאים תאים רובוטיים לגרסאות מוצר חדשות ללא מחזורי עיצוב מחדש של EOAT ארוכים ומרקיגה. גמישות זו חיונית במערכות ייצור גמישות מודרניות שבהן יש למזער את זמני השינוי.

השפעה על תהליכי הייצור

אימוץ טכנולוגיית DMLS מעצב מחדש את זרימות העבודה של הייצור ושרשראות אספקה. חברות שמשלבות את DMLS לתוך יכולות ייצור הכלים והתיקון שלהן מדווחות על שיפורים ניכרים ביעילות, זריזות ובקרת עלויות.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

רכש כלי מסורתי כרוך שרשרת מורכבת של שלבים: עיצוב, חומר מיקור, תכנות מכונות CNC, תיקון עבור מאצ'ינג, פעולות מרובות, טיפול חום, שחיקה, ואסיפה.כל צעד מציג עיכובים והזדמנויות לשגיאה. DMLS ממוטט את העבודה הזו לשלושה שלבים עיקריים: עיצוב, הדפסה, ופוסט-מעבד.החיסול של מספר רב של חסימות ולהפחית פעולות מובילות מזמנים לשבועיים עד שבועות.

יצרן המייצר רכיב רכב חדש עשוי להיות זקוק ל-20 תיקונים עבור פעולות הרכב שונות.שימוש בשיטות קונבנציונליות, ייצור תיקונים אלה יכול לקחת 10-12 שבועות.עם DMLS, אותם תיקונים ניתן לתכנן, להדפיס, מוכן לשימוש בתוך 2-3 שבועות, מאיץ את זמן ההשקה הכולל של המוצר.

בית הפקה: House Production Capabilities

על ידי הבאת יכולת DMLS בבית, יצרנים להפחית את התלות בספקי כלי חיצוני.זה מקטין מורכבות שרשרת האספקה, מבטל עיכובים משלוח, ומאפשר שליטה הדוקה יותר על איכות ורכוש אינטלקטואלי.In-house DMLS גם מאפשר מחזורי שיפור רציונטיביים שיהיו לא מעשיים כאשר עובדים עם ספקים חיצוניים - אנשי צוות יכולים לבדוק תיקון על קו הייצור, לזהות שיפור נחוץ, יש צורך, וישנן את הגרסה הבאה.

ההשקעה הון הנדרשת עבור מערכת DMLS ירד משמעותית בשנים האחרונות, מה שהופך את אימוץ בתוך בית קיימא עבור מספר גדל והולך של יצרנים.מערכות מ ספקים מרכזיים כמו EOS, SLM Solutions ו 3D מערכות זמינים כעת בנקודות מחיר המספקות ROI אטרקטיבי עבור ייצור כלי ייעודי.

עיצוב משקל אור והערכה גבוהה

הירידה במשקל ניתן להשיג עם DMLS יש יתרונות תפעוליים ישירים. Lighter תיקונים קלים יותר לטפל, צמצום עייפות מפעיל וסיכון פציעות. במערכות אוטומטיות, מערכת קצה קלה יותר של כלי נשק מאפשר מהירות יותר והדהורציה, צמצום זמני מחזור. עבור תיקונים רכובים על שולחנות רוטאריים או מערכות חת, מופחתת המונית משפרת את דיוק המיקום ולהפחית את הרכיבים בתנועה.

היתרונות של ביצועים גם להרחיב ניהול תרמי. DMLS כלי עם קירור קונפורמנטלי או כיור חום משולב יכול לשפר את יציבות התהליך ואת איכות המוצר.בתבניות הזרקת פלסטיק, קירור אחיד מפחית דף מלחמה ומשפר עקביות ממדית של חלקים מעוצבים.

אתגרים ושיקולים

בעוד DMLS מציע יתרונות טרנספורמטיביים, יצרנים חייבים להבין את המגבלות והדרישות של הטכנולוגיה כדי להשיג תוצאות מוצלחות.

השקעה ראשונה

מערכות DMLS נושאות עלות גבוהה משמעותית, בדרך כלל החל מ-200 אלף דולר ליותר ממיליון דולר בהתאם לנפח וליכולות.השקעות נוספות בציוד טיפול באבקות, תחנות עיבוד לאחר, והכשרה נדרשים גם.היצרנים צריכים לבצע ניתוח עלות יסודית בהתחשב בנפח כלי הרכב שלהם, דרישות מורכבות, וצפוי ROI זמן.

גישה נפוצה אחת היא להתחיל עם לשכת שירות עבור אימות ראשוני לפני להתחייב למערכת בתוך בית.זה מאפשר ליצרנים לבנות ניסיון עם עקרונות עיצוב DMLS ולהבין את הצעת הערך של הטכנולוגיה עבור היישומים הספציפיים שלהם.

דרישות פרסום

חלקי DMLS דורשים עיבוד לאחר לפני שהם מוכנים לשירות.מבני תמיכה חייב להיות הוסר, משטחים עשויים לדרוש מכונאים או ללטש כדי להשיג סובלנות הנדרשת, טיפול חום הוא לעתים קרובות הכרחי כדי להקל על לחצים השוכנים ולהשיג תכונות מכניות הרצויות. אלה לאחר עיבוד צעדים להוסיף זמן ועלות כי יש לקחת בחשבון את תוכנית הייצור הכוללת.

עבור כלי יישומים הדורשים סובלנות הדוקה על תכונות קריטיות, גישות היברידיות המשלבות ייצור DMLS ליד-net-shape עם השלמת machining הם לעתים קרובות האסטרטגיה היעילה ביותר.תהליך DMLS יוצר את הגיאומטריה המורכבת, בעוד ניתוח סופי של מכשול משיג את הדיוק הממדי הנדרש עבור משטחים מצופים או תכונות איתור.

עיצוב ייצור תוספתי (DfAM)

הפוטנציאל המלא של DMLS הוא הבין רק כאשר עיצובים מתאימים לתהליך התוסף.פשוט העתקת עיצוב תיקון מכוונת ב DMLS מניב תוצאות אופטימליות לעתים רחוקות. מהנדסים חייבים ללמוד לתכנן לייצור תוספים, לאמץ עקרונות כגון זוויות תמיכה עצמית, עוביים מינימליים קיר, ערוצי הסרת אבקה ואופטימיזציה ספציפית אוריינטציה.

השקעה בכלים של DfAM הדרכה ותוכנה חיונית.כלים עיצוביים ליצור באופן אוטומטי את DMLS-optimized Geometries הממזערים את השימוש בחומר תוך עמידה בדרישות ביצועים.תוכנת אופטימיזציה של טופולוגיה מסייעת למהנדסים להסיר חומר מאזורים נמוכים, יצירת מבנים אורגניים, יעילים משקל המתאימים באופן אידיאלי לייצור DMLS.

תחזית ומגמות עתידיות

טכנולוגיית DMLS ממשיכה להתפתח במהירות, עם התקדמות מתמשכת אשר תרחיב עוד יותר את תפקידה בייצור כלי ותיקון.

קידום מדעי החומר

⁇ מתכת חדשה במיוחד המיועדת לייצור תוספים מפותחים, המציעות יעילות משופרת וביצועים.אלה כוללים ⁇ נחושת גבוהה-thermal-conductivity נחושת, פלדה כלי עמיד על ידיבש, ופלדות זולות מותאם ליישומים רגישים עלות. כמו לוח החומרים מתרחב, יישומים כלי יותר יהפכו מועמדים קיימא עבור DMLS.

מחקר בחומרי מתכת מורכבים ומבנים ממוספרים פונקציונליים מבטיח לאפשר לחלקים עם תכונות מגוונות מרחבית - קשה על פני השטח לחבוש התנגדות תוך שמירה על ליבה קשה להתנגדות השפעה.

שילוב עם זרמי עבודה דיגיטליים

העתיד של DMLS בכלי ייצור הוא שילוב חלקה עם מערכות ייצור דיגיטליות רחבות יותר.קשרים ישירים בין CAD, סימולציה ומערכות ייצור DMLS יאפשרו אימות עיצוב אוטומטי ואופטימיזציה. אלגוריתמי למידת מכונות החיזוי הצלחה ואופטימיזציה של פרמטרים של תהליכים יפחיתו את הניסוי וטרור ושיפור האמינות הדפסה ראשונה.

פלטפורמות מבוססות ענן עבור שיתוף עיצוב כלי, מסדי נתונים של תהליכים, ו ניטור מרחוק של מערכות DMLS יאפשרו רשתות ייצור מבוזרות שבו עיצובים כלי ניתן לייצר במפעל של צורך ולא נשלח ממתקן כלי מרכזי.

אחריות וצמצום פסולת

קיימות סביבתית היא שיקול חשוב יותר בייצור.DMLS תורמת לקיימות מטרות באמצעות יעילות חומרית, צריכת אנרגיה מופחתת בייצור בהשוואה ליהוק או מינוף לחלקים מורכבים, וחיסול של נוזלי חיתוך ו lubricants המשמשים במנצ'ינג קונבנציונלי.

היכולת לייצר תיקונים קלים גם להפחית את צריכת האנרגיה במערכות טיפול ואוטומציה על מחזור החיים של כלי הרכב.כפי שהיצרנים מתמודדים עם לחץ להפחית את טביעת הרגל פחמן שלהם, היתרונות הסביבתיים של DMLS יהפכו גורם יותר ויותר חשוב.

מסקנה

Direct Metal לייזר Sintering הוא באופן יסודי לשנות את הייצור של כלי ותיקון ייצור.היכולת של הטכנולוגיה לייצר גיאוגרפיה מורכבת, להפחית את זמני להוביל, לשפר את היעילות החומרית מציעה יתרונות משכנעים על שיטות ייצור מסורתיות. בעוד אתגרים הקשורים עלויות השקעה, לאחר עיבוד דרישות, והתאמה עיצוב נשאר, המסלול של DMLS פיתוח נקודות לכיוון אימוץ רחב יותר ולהגדיל את יכולת.

יצרנים שמשקיעים יכולות DMLS ומומחיות עיצובית כיום יהיו מחויבים להתחרות בסביבה שבה זריזות, התאמה אישית ומהירות לשוק הם גורמי הצלחה קריטיים.הטכנולוגיה אינה רק שיטת ייצור חלופית - היא מייצגת שינוי יסודי כיצד בעיות כלי ותיקון מתקרבות, נפתרות ומותאמות ליעילות ייצור מקסימלית.