Глоссарий терминов 3D-печати металлом DMLS и SLM: ключевые понятия

[kirilljsx]

В этой статье я разберу основной глоссарий терминов по 3D-печати металлом, фокусируясь на технологиях DMLS и SLM. Эти процессы позволяют создавать сложные металлические детали слой за слоем с помощью лазера. Знание терминов поможет разобраться в специфике, избежать ошибок при выборе оборудования и оптимизировать производство.

Глоссарий упростит работу инженерам и дизайнерам, которые сталкиваются с аддитивным производством. Вы поймёте разницу между спеканием и плавлением, ключевыми параметрами и материалами. Это решит проблемы с недооценкой нюансов, когда детали выходят с дефектами или не соответствуют ожиданиям.

Основные технологии: DMLS и SLM

DMLS (Direct Metal Laser Sintering, прямое лазерное спекание металлов) — это процесс, где лазер нагревает металлический порошок до температуры спекания, но не полного плавления. Частицы порошка связываются друг с другом, образуя прочную структуру. Нерасплавленный порошок служит опорой, что упрощает печать сложных форм без дополнительных подпорок. Технология разработана компанией EOS и подходит для сплавов с разными температурами плавления.

SLM (Selective Laser Melting, селективное лазерное плавление) работает иначе: лазер полностью расплавляет порошок, создавая металлургическую связь с высокой плотностью. Это даёт детали почти без пор, идеальные для высоконагруженных применений, как в авиации или медицине. Процесс требует строгого контроля температуры, чтобы избежать деформаций. Разница в основном в степени нагрева — спекание versus полное плавление.

Вот ключевые отличия в действии:

• DMLS справляется с недорогими конструкциями из сплавов вроде Inconel или титана, где нужна прочность без идеальной плотности.
• SLM excels в производстве сверхточных деталей из алюминия или нержавейки, где пористость критична.

Параметр	DMLS	SLM
Процесс	Спекание (ниже точки плавления)	Полное плавление
Плотность	Высокая, но с порами	Почти 100%
Материалы	Сплавы с разными Tпл	Однородные порошки
Применение	Прототипы, сложные формы	Высоконагруженные детали

Ключевые материалы и параметры печати

Материалы для DMLS/SLM — это тонкий металлический порошок с частицами 15–45 микрон. Основные сплавы: нержавеющая сталь (316L), титан (Ti6Al4V), кобальт-хром, алюминий и инструментальные стали. Выбор зависит от конечных свойств: для прочности берут титан, для коррозионной стойкости — Inconel. Порошок должен быть сферическим для равномерного распределения.

Параметры печати определяют качество: мощность лазера (200–1000 Вт), скорость сканирования (500–2000 мм/с), толщина слоя (20–100 мкм). Камера нагревается до 200°C для минимизации напряжений. После печати детали проходят отжиг и удаление порошка. Неправильные настройки приводят к трещинам или warp’у.

• Мощность лазера: Выше — для плотного плавления в SLM, ниже — для спекания в DMLS.
• Толщина слоя: Тоньше — лучше точность, но дольше печать.
• Температура платформы: 100–200°C предотвращает деформации.

Материал	Типичная T плавления	Применение в DMLS/SLM
316L	~1400°C	Медицина, пищепром
Ti6Al4V	~1660°C	Авиация, импланты
AlSi10Mg	~580°C	Авто, лёгкие детали

Постобработка и связанные термины

После печати детали требуют post-processing: удаление нерасплавленного порошка в вибростанке или ультразвуке, термообработка для снятия напряжений, шлифовка или HIP (горячее изостатическое прессование) для устранения пор. HIP повышает плотность до 99,9% под давлением 100–200 МПа при 1200°C. Поверхностная шероховатость Ra 5–15 мкм сглаживается мехобработкой.

Связанные термины включают build volume (объём камеры, до 500x500x500 мм), scan strategy (хэтч, контур — стратегия лазерного сканирования) и support structures (опоры, которые удаляются после). В DMLS опоры проще, так как порошок поддерживает. SLM часто требует растворимых опор из того же порошка.

• HIP: Уплотняет структуру, критично для SLM-деталей.
• Powder recycling: Переиспользование порошка до 90%, но с контролем размера частиц.
• Layer thickness: Влияет на точность и время ( thinner = precise ).

Что определяет выбор технологии в проекте

DMLS и SLM близки, но выбор зависит от задачи: для прототипов и средних серий берите DMLS за универсальность, для финальных высокоточных — SLM. Оба процесса используют STL-модели и ПО вроде Magics для подготовки. Стоимость: 3D-принтеры от 100 000$+, порошок 50–200$/кг. Экономия на сложных геометриях окупает себя.

Остались нюансы вроде влияния инерции порошка на точность или сравнения с EBM (электронно-лучевой печатью). Стоит изучить специфику под вашу отрасль — нефтегаз или энергетика требуют сертифицированных материалов.