Selectief lasersmelten (SLM) is een geavanceerde additieve productietechniek waarbij een krachtige laser metaalpoeders smelt en samensmelt om onderdelen laag voor laag op te bouwen. In tegenstelling tot andere 3D-printmethoden is SLM een zeer nauwkeurig proces dat complexe en complexe geometrieën met uitstekende mechanische eigenschappen kan creëren. SLM heeft aan populariteit gewonnen in sectoren zoals de lucht- en ruimtevaart, de automobielindustrie en de productie van medische apparatuur, dankzij de mogelijkheid om sterke, functionele onderdelen te produceren met minimale verspilling. In dit artikel onderzoeken we het werkingsprincipe van SLM, de gebruikte materialen, de diverse toepassingen en de voor- en nadelen ervan.
SLM werkt door met behulp van een laserstraal selectief een fijn metaalpoeder te smelten dat over een bouwplatform is verspreid. Het proces begint met een 3D-model van het onderdeel, dat in dunne dwarsdoorsneden wordt gesneden. Een laag metaalpoeder wordt gelijkmatig over het bouwplatform verspreid, waarna de laser het poeder scant en smelt volgens de vorm van de dwarsdoorsnede van het onderdeel. Zodra de laag volledig gesmolten en gestold is, zakt het bouwplatform en wordt een nieuwe laag poeder aangebracht. Dit proces wordt laag voor laag herhaald totdat het onderdeel voltooid is. De afwezigheid van ondersteunende structuren bij SLM is een van de belangrijkste voordelen, omdat het ongesinterde poeder rond het onderdeel zorgt voor een natuurlijke ondersteuning tijdens het bouwproces.
SLM staat vooral bekend om zijn precisie en vermogen om onderdelen te produceren met complexe interne structuren, ondersnijdingen en andere geometrieën die moeilijk te realiseren zijn met traditionele productiemethoden. Dit maakt het ideaal voor industrieën waar het ontwerp en de prestaties van onderdelen cruciaal zijn.
Materialen gebruikt bij SLM-printen
SLM wordt voornamelijk gebruikt voor metalen en er kan een breed scala aan metaalpoeders in het proces worden gebruikt. Veelgebruikte materialen voor SLM zijn roestvrij staal, titanium, aluminium en nikkellegeringen. Roestvrij staal is bijvoorbeeld populair in sectoren zoals de lucht- en ruimtevaart en de automobielindustrie, waar sterkte, corrosiebestendigheid en duurzaamheid cruciaal zijn. Titaniumlegeringen worden veel gebruikt in de lucht- en ruimtevaart en de medische sector vanwege hun hoge sterkte-gewichtsverhouding en biocompatibiliteit. Aluminiumlegeringen hebben de voorkeur voor lichtgewicht toepassingen, terwijl nikkellegeringen uitstekende prestaties bieden bij hoge temperaturen, waardoor ze ideaal zijn voor onderdelen die worden blootgesteld aan extreme omstandigheden, zoals in gasturbines.
SLM kan ook edelmetalen, zoals goud of platina, gebruiken voor sieradenontwerp of andere nichetoepassingen. Bovendien winnen composietmaterialen, die metaalpoeders bevatten gemengd met andere materialen zoals keramiek of polymeren, aan populariteit voor specifieke toepassingen die verbeterde eigenschappen vereisen, zoals thermische weerstand of geleidbaarheid.
De veelzijdigheid en precisie van SLM maken het toepasbaar in een breed scala aan industrieën. In de lucht- en ruimtevaartsector wordt SLM gebruikt voor de productie van lichtgewicht, hoogwaardige onderdelen die bestand zijn tegen extreme temperaturen en spanningen. Complexe geometrieën, zoals interne koelkanalen in turbinebladen, zijn eenvoudig te realiseren met SLM en bieden aanzienlijke prestatieverbeteringen ten opzichte van traditionele productiemethoden.
In de autoproductie wordt SLM gebruikt voor zowel prototyping als de productie van eindgebruiksonderdelen. De technologie maakt de productie mogelijk van lichtgewicht, op maat gemaakte componenten die de voertuigprestaties en brandstofefficiëntie kunnen verbeteren. SLM wordt ook gebruikt voor het maken van gereedschappen, zoals mallen en matrijzen, die zeer duurzaam en nauwkeurig zijn, waardoor de productiekosten en doorlooptijden worden verlaagd.
In de medische sector heeft SLM een revolutie teweeggebracht in de productie van implantaten en prothesen op maat. De mogelijkheid om gepersonaliseerde onderdelen te creëren die exact aansluiten op de anatomie van een patiënt, biedt betere resultaten bij operaties en revalidatie. SLM wordt ook gebruikt bij de productie van tandheelkundige implantaten en chirurgische instrumenten, waar precisie en biocompatibiliteit van het grootste belang zijn.
Het belangrijkste voordeel van SLM is de mogelijkheid om complexe en hoogwaardige onderdelen te creëren die met traditionele technieken moeilijk of onmogelijk te produceren zouden zijn. SLM-onderdelen vertonen doorgaans superieure mechanische eigenschappen, waaronder hoge sterkte, een uitstekende oppervlakteafwerking en de mogelijkheid om hoge temperaturen te weerstaan, waardoor ze ideaal zijn voor veeleisende toepassingen zoals de lucht- en ruimtevaart en medische apparatuur.
SLM biedt ook aanzienlijke ontwerpflexibiliteit. Met SLM kunnen ontwerpers geometrieën creëren met interne structuren of roosters die onmogelijk zijn met conventionele productiemethoden. Het gebruik van conforme koelkanalen in onderdelen is bijvoorbeeld een goed voorbeeld van hoe SLM de prestaties en efficiëntie van componenten kan verbeteren.
Een ander belangrijk voordeel is de vermindering van materiaalverspilling. Traditionele productiemethoden, zoals frezen of gieten, resulteren vaak in aanzienlijke materiaalverspilling. SLM daarentegen gebruikt alleen het materiaal dat nodig is voor het onderdeel, omdat het overtollige poeder hergebruikt kan worden in volgende producties.
Nadelen van SLM-afdrukken
Ondanks de vele voordelen heeft SLM ook enkele nadelen. De kosten van apparatuur en materialen vormen een van de grootste uitdagingen voor kleinere bedrijven of bedrijven die net beginnen met additieve productie. De krachtige lasers, gespecialiseerde poederverwerkingssystemen en nabewerkingsapparatuur die nodig zijn voor SLM kunnen duur zijn.
Een ander nadeel is de relatief lage productiesnelheid, met name voor grote onderdelen. SLM is een laag-voor-laag-proces, wat betekent dat de productie van grotere of complexere onderdelen langer duurt dan bij andere productiemethoden. Dit kan de productietijd beïnvloeden, vooral in sectoren waar snelheid essentieel is.
Bovendien, hoewel SLM-onderdelen sterke mechanische eigenschappen hebben, is de oppervlakteafwerking van SLM-onderdelen mogelijk niet zo glad als die van onderdelen die met traditionele productiemethoden worden geproduceerd. Nabewerkingen zoals bewerken, polijsten of warmtebehandeling kunnen nodig zijn om de gewenste oppervlaktekwaliteit te bereiken.
Conclusie
Selectief lasersmelten (SLM)is een krachtige en veelzijdige 3D-printtechnologie die toepassingen heeft gevonden in tal van industrieën, van de lucht- en ruimtevaart en de automobielindustrie tot de medische sector en de sieradenindustrie. De mogelijkheid om complexe, hoogwaardige onderdelen te creëren met minimale verspilling maakt het een aantrekkelijke optie voor bedrijven die op zoek zijn naar geavanceerde productieoplossingen. De hoge kosten van apparatuur, lagere productiesnelheden en de mogelijke behoefte aan nabewerking zijn echter factoren waarmee rekening moet worden gehouden bij de evaluatie van SLM voor specifieke toepassingen. Naarmate de technologie zich verder ontwikkelt, wordt verwacht dat veel van deze beperkingen zullen worden aangepakt, waardoor het potentieel van SLM in de toekomst van de productie verder zal toenemen.
