Аддитивное производство металлов: DMLS и SLM для оснастки и запчастей

[Liza]

Аддитивное производство металлов, или 3D-печать, меняет подход к созданию оснастки и запчастей. Методы DMLS и SLM позволяют быстро изготавливать сложные детали из металла без форм и станков.

Это решает проблемы долгих сроков и высоких затрат на традиционное производство. С их помощью получают прочные изделия для промышленности, сокращая простои и отходы. В статье разберём суть технологий и их применение.

Что такое DMLS и SLM в 3D-печати металлом

DMLS (Direct Metal Laser Sintering) — это прямое лазерное спекание металла. Лазер нагревает порошок до температуры ниже точки плавления, частицы соединяются диффузией. Получаются плотные детали с хорошей прочностью, но иногда требуется дополнительная обработка вроде горячего изостатического прессования для полной плотности.

SLM (Selective Laser Melting) работает иначе: лазер полностью плавит порошок, создавая однородную монолитную структуру. Камера заполняется инертным газом, чтобы избежать окисления. Детали выходят с плотностью до 99,9%, прочнее аналогов из литья. Эти методы похожи по процессу — слой порошка, плавка по CAD-модели, опускание платформы — но отличаются по энергии и результату.

• Процесс DMLS: спекание для сплавов, подходит для сложных составов вроде металлокерамики.
• Процесс SLM: полное плавление чистых металлов или сплавов, дольше охлаждение, но выше качество.
• Общие черты: послойное нанесение порошка 20–100 мкм, лазеры мощностью 200–1000 Вт.

Параметр	DMLS	SLM
Степень плавления	Частичное спекание	Полное плавление
Плотность деталей	98–99%	До 99,9%
Время охлаждения	Меньше	Больше
Материалы	Сплавы, металлокерамика	Чистые металлы, сплавы

Применение DMLS и SLM для оснастки

Оснастка — это формы, приспособления для производства, часто сложной формы. DMLS и SLM позволяют печатать их напрямую из цифровой модели, без чертежей и прототипов. Это ускоряет разработку: меняешь CAD-файл — и новая оснастка готова за часы или дни, а не недели.

Например, в автомобильной промышленности кондукторы для сборки печатают на DMLS из нержавейки. Они лёгкие, с внутренними каналами для охлаждения. SLM идёт для высоконагруженных форм, как пресс-формы с конформным охлаждением — каналы следуют форме детали, сокращая цикл литья на 30–50%.

• Преимущества для оснастки: геометрия без подрезов, интеграция функций вроде датчиков.
• Нюанс: после печати нужна термообработка для снятия напряжений.*
• Экономия: отходы всего 3–9%, против 50–90% при фрезеровке.

Тип оснастки	Метод	Пример
Кондукторы	DMLS	Сборка кузовов Audi
Пресс-формы	SLM	Литьё Porsche с охлаждением
Гибкие фиксаторы	DMLS/SLM	Авиаремонт

DMLS и SLM в производстве запчастей

Запчасти — мелкие серии или уникальные детали для ремонта. SLM даёт прочные узлы с бионическими структурами, где традиционные методы пасуют. DMLS проще в эксплуатации, работает с широким спектром сплавов вроде титана, алюминия, Inconel.

В авиации SLM печатает лопатки турбин с внутренними каналами. Для Porsche — прототипы шасси, где вес критичен. Это сокращает циклы: от идеи до детали за 1–2 дня, без складов шаблонов. Важно: постобработка — шлифовка, HIP для плотности.

• Материалы: титан Ti6Al4V, нержавейка 316L, алюминий AlSi10Mg.
• Примеры запчастей: кронштейны, валы, корпуса насосов.
• Сравнение с ЧПУ: 3D-печать дешевле для сложных форм, единичных изделий.

Запчасть	Технология	Преимущество
Лопатки турбин	SLM	Лёгкость, охлаждение
Кронштейны	DMLS	Быстрота, сплавы
Корпуса	SLM/DMLS	Сложная геометрия

Перспективы аддитивного производства металлов

DMLS и SLM уже меняют промышленность, но впереди гибридные системы с несколькими лазерами и ИИ-оптимизацией траекторий. Стоит подумать о сертификации деталей — стандарты FAA, EASA эволюционируют медленно.

Масштабирование для серийного производства требует комбинации с ЧПУ. Остаётся вопрос интеграции в цепочки поставок: от ПО до постобработки.