Selektivno lasersko taljenje (SLM) je napredna tehnika aditivne proizvodnje koja koristi snažan laser za taljenje i spajanje metalnih prahova kako bi se dijelovi izgradili sloj po sloj. Za razliku od drugih metoda 3D ispisa, SLM je vrlo precizan proces koji može stvoriti složene i zamršene geometrije s izvrsnim mehaničkim svojstvima. SLM je stekao popularnost u industrijama kao što su zrakoplovna, automobilska i proizvodnja medicinskih uređaja, zahvaljujući svojoj sposobnosti proizvodnje jakih, funkcionalnih dijelova s minimalnim otpadom. U ovom članku istražujemo princip rada SLM-a, materijale koje koristi, njegove raznolike primjene te njegove prednosti i nedostatke.
SLM radi tako da koristi lasersku zraku za selektivno taljenje finog metalnog praha raspoređenog po platformi za izradu. Proces započinje 3D modelom dijela, koji se reže na tanke poprečne presjeke. Sloj metalnog praha ravnomjerno se raspoređuje po platformi za izradu, a zatim laser skenira prah, tali ga prema obliku presjeka dijela. Nakon što se sloj potpuno otopi i stvrdne, platforma za izradu se spušta i nanosi se novi sloj praha. Ovaj se proces ponavlja sloj po sloj dok dio nije dovršen. Odsutnost potpornih struktura u SLM-u jedna je od njegovih značajnih prednosti, jer nesinterirani prah oko dijela pruža prirodnu potporu tijekom procesa izrade.
SLM je posebno poznat po svojoj preciznosti i sposobnosti izrade dijelova sa složenim unutarnjim strukturama, podrezanjima i drugim geometrijama koje je teško postići tradicionalnim metodama proizvodnje. To ga čini idealnim za industrije gdje su dizajn i performanse dijelova ključni.
Materijali korišteni u SLM tisku
SLM se prvenstveno koristi za metale, a u procesu se može koristiti širok raspon metalnih prahova. Uobičajeni materijali koji se koriste u SLM-u uključuju nehrđajući čelik, titan, aluminij i legure na bazi nikla. Nehrđajući čelik, na primjer, popularan je u industrijama poput zrakoplovne i automobilske industrije, gdje su čvrstoća, otpornost na koroziju i trajnost ključni. Legure titana široko se koriste u zrakoplovnom i medicinskom sektoru zbog visokog omjera čvrstoće i težine te biokompatibilnosti. Aluminijske legure preferiraju se za lagane primjene, dok legure na bazi nikla nude izvrsne performanse na visokim temperaturama, što ih čini idealnim za dijelove izložene ekstremnim uvjetima, kao što su plinske turbine.
SLM također može koristiti plemenite metale, poput zlata ili platine, za dizajn nakita ili druge nišne primjene. Nadalje, kompozitni materijali, koji uključuju metalne prahove pomiješane s drugim materijalima poput keramike ili polimera, dobivaju na popularnosti za specifične primjene koje zahtijevaju poboljšana svojstva poput toplinske otpornosti ili vodljivosti.
Svestranost i preciznost SLM-a čine ga primjenjivim u širokom rasponu industrija. U zrakoplovnom sektoru, SLM se koristi za proizvodnju laganih, visokoučinkovitih dijelova koji mogu izdržati ekstremne temperature i naprezanja. Složene geometrije, poput unutarnjih kanala za hlađenje u lopaticama turbina, lako se postižu SLM-om, nudeći značajna poboljšanja performansi u odnosu na tradicionalne metode proizvodnje.
U automobilskoj proizvodnji, SLM se koristi i za izradu prototipova i za proizvodnju dijelova za krajnju upotrebu. Tehnologija omogućuje proizvodnju laganih, prilagođenih komponenti koje mogu poboljšati performanse vozila i učinkovitost goriva. SLM se također koristi za izradu alata, poput kalupa i matrica, koji su vrlo izdržljivi i precizni, smanjujući troškove proizvodnje i vrijeme isporuke.
U medicinskom području, SLM je revolucionirao proizvodnju prilagođenih implantata i proteza. Mogućnost izrade personaliziranih dijelova koji odgovaraju točnim specifikacijama anatomije pacijenta nudi bolje rezultate u operacijama i rehabilitaciji. SLM se također koristi u proizvodnji zubnih implantata i kirurških instrumenata, gdje su preciznost i biokompatibilnost od najveće važnosti.
Primarna prednost SLM-a je njegova sposobnost stvaranja složenih i visokoučinkovitih dijelova koje bi bilo teško ili nemoguće proizvesti tradicionalnim tehnikama. SLM dijelovi obično pokazuju vrhunska mehanička svojstva, uključujući visoku čvrstoću, izvrsnu površinsku obradu i sposobnost podnošenja visokih temperatura, što ih čini idealnim za zahtjevne primjene poput zrakoplovstva i medicinskih uređaja.
SLM također nudi značajnu fleksibilnost dizajna. Pomoću SLM-a, dizajneri mogu stvarati geometrije s unutarnjim strukturama ili rešetkastim okvirima koje nisu moguće konvencionalnim metodama proizvodnje. Korištenje konformnih kanala za hlađenje u dijelovima, na primjer, odličan je primjer kako SLM može poboljšati performanse i učinkovitost komponenti.
Još jedna značajna prednost je smanjenje otpada materijala. Tradicionalne metode proizvodnje, poput glodanja ili lijevanja, često rezultiraju znatnim otpadom materijala. Nasuprot tome, SLM koristi samo materijal potreban za dio, jer se višak praha može ponovno upotrijebiti u sljedećim izradama.
Nedostaci SLM ispisa
Unatoč mnogim prednostima, SLM ima i neke nedostatke. Troškovi opreme i materijala jedan su od glavnih izazova za manja poduzeća ili one koji su novi u aditivnoj proizvodnji. Snažni laseri, specijalizirani sustavi za rukovanje prahom i oprema za naknadnu obradu potrebna za SLM mogu biti skupi.
Drugi nedostatak je relativno spora brzina izrade, posebno za velike dijelove. SLM je proces sloj po sloj, što znači da je za proizvodnju većih ili složenijih dijelova potrebno dulje vrijeme u usporedbi s drugim metodama proizvodnje. To može utjecati na vremenske rokove proizvodnje, posebno u industrijama gdje je brzina ključna.
Osim toga, iako SLM proizvodi dijelove s jakim mehaničkim svojstvima, površinska obrada SLM dijelova možda neće biti glatka kao kod onih proizvedenih tradicionalnim metodama proizvodnje. Za postizanje željene kvalitete površine mogu biti potrebni koraci naknadne obrade poput strojne obrade, poliranja ili toplinske obrade.
Zaključak
Selektivno lasersko taljenje (SLM)je moćna i svestrana tehnologija 3D ispisa koja je pronašla primjenu u brojnim industrijama, od zrakoplovne i automobilske industrije do medicine i proizvodnje nakita. Njegova sposobnost stvaranja složenih, visokoučinkovitih dijelova s minimalnim otpadom čini ga atraktivnom opcijom za tvrtke koje traže napredna proizvodna rješenja. Međutim, visoka cijena opreme, sporije brzine izrade i potencijalna potreba za naknadnom obradom čimbenici su koje treba uzeti u obzir pri procjeni SLM-a za specifične primjene. Kako se tehnologija nastavlja razvijati, očekuje se da će se mnoga od ovih ograničenja riješiti, dodatno proširujući potencijal SLM-a u budućnosti proizvodnje.
