Selective laser melting (SLM) is one of the most effective methods of additive manufacturing (AM). It is used to manufacture products with very complex geometries using a wide range of materials. Practical process conditions are limited by the occurrence of undesirable melting instabilities that degrade the surface quality and lead to product defects. These disadvantages are related to the thermal limitations of the SLM process. The lower thermal limit is due to the need to completely melt the powder layer and partially remelt the underlying layer again to ensure proper bonding between the layers. Exceeding the upper thermal limit in the molten metal pool may cause extensive evaporation, boiling and ejection of molten metal droplets outside the melting area. The article presents an approach and methodology that enable the determination of thermal limits and the operating window of SLM/selective laser sintering (SLS) processes in a relatively simple way. The studies have been performed using various settings of SLM process parameters. The usefulness of the preliminary determination of thermal limitations and approximate prediction of operating window of SLM has been confirmed experimentally and by more accurate computer simulation.
Additive Manufacturing (AM) based on Selective Laser Sintering (SLS) and Selective Laser Melting (SLM) is relatively widely used to manufacture complex shape parts made from metallic alloys, ceramic and polymers. Although the SLM process has many advantages over the conventional machining, main disadvantages are the relatively poor surface quality and the occurrence of the material structure defect porosity. The paper presents key problems directly related to the implementation of AM, and in particular the selection and optimization of process conditions. The first section examines the issues of dimensional accuracy, the second surface quality and porosity problem determining the mechanical properties of manufactured products.
PL
W pracy przedstawiono kluczowe problemy związane z wdrożeniem technologii przyrostowej druku 3D w metalu, w szczególności wybór i optymalizację parametrów procesu. W pierwszej sekcji omówiono zagadnienia dokładności, druga porusza temat jakości powierzchni i problem porowatości/ gęstości przetopionego materiału określające właściwości mechaniczne wytwarzanych produktów. Technologia przyrostowa (AM) oparta na selektywnym spiekaniu laserowym (SLS) i selektywnym topieniu laserowym (SLM) jest coraz szerzej stosowana do wytwarzania części o skomplikowanych kształtach. Mimo wielu zalet procesu SLM w porównaniu z konwencjonalną obróbką, głównymi wadami są stosunkowo niska jakość powierzchni i występowanie porowatości/niskiej gęstości przetopionego materiału. Badania doświadczalne przeprowadzone zostały w zakładzie Nowoczesnych Technik Wytwarzania w Sieci Badawczej Łukasiewicz - Instytucie Lotnictwa. Próbki testowe wytworzono na drukarce 3D SISMA MySint 100 przy użyciu proszku CoCr. W badaniach na podstawie analizy wymiarowej sformułowano model matematyczny opisujący zależność średniej chropowatości powierzchni Ra od parametrów procesu SLM. Pomiary geometrii próbek na współrzędnej maszynie pomiarowej CMM i profilometrze wykorzystującym przewodność indukcyjną “Surftest SJ-210” potwierdziły adekwatność modelu matematycznego, a w szczególności, że chropowatość maleje wraz ze wzrostem mocy lasera oraz ze wzrostem odległości między ścieżkami skanowania, natomiast rośnie wraz z grubością proszku i prędkością skanowania. Zwiększenie mocy lasera i zmniejszenie grubości warstwy proszku umożliwia wytwarzanie próbek o porowatości poniżej 1%. Zwiększona grubość warstwy proszku prowadzido szybkiego wzrostu poziomu porowatości i chropowatości powierzchni. Ustawienie niskiej warstwy skutecznie poprawia jakość powierzchni wydruku, ale wyraźnie wydłuża czas drukowania.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.