适用于工业批量化生产的大型激光选区熔化设备

作者:SLM Solutions 文章来源:MM《现代制造》 发布时间:2020-01-10
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作为市场上第一款拥有四激光系统的SLM设备,SLM®500成为了适用于工业批量化生产的旗舰型设备。

作为激光选区熔化(Selective Laser Melting, SLM)工艺的发明者之一,SLM Solutions专注于研发和销售极具创新性、以生产为导向的金属增材制造系统。SLM Solutions率先为金属增材制造设备引入多激光系统并坚持技术升级,并不断为设备开发更多符合客户需求的可选系统。在SLM®125 和 SLM®280激光选区熔化设备成功应用于从科研到工业化生产的各项领域的基础上,越来越多的应用点被发掘,客户对成形系统的尺寸和效率有了更高的需求。为了满足这些需求,2012年,SLM Solutions 在德国Euro Mold Show上发布了SLM®500大型激光选区熔化设备。

作为市场上第一款拥有四激光系统的SLM设备,SLM®500成为了适用于工业批量化生产的旗舰型设备。此外,SLM®500专为生产高品质部件而进行了优化,注重保证生产的可重复性并使设备运行时间最大化;集成的SLM® Build Processor 和开放式软件架构保障了用户控制系统可以自由选择参数,用户可根据自身需求使用SLM Solutions提供的标准参数或进行个性化的参数优化工作。

图1 激光选区熔化工艺的发明者SLM Solutions公司总部
图1 激光选区熔化工艺的发明者SLM Solutions公司总部

SLM®500成形尺寸为500 mm×280 mm×365 mm,单板打印可成形更大的零部件或者数量更多的小型零部件。设备可配置两个或四个具备动态聚焦功能的激光器,并根据材料选择相匹配的激光功率(400  W或700  W)。SLM®500可提供量身定制的系统,能最大限度地满足特定的工业金属3D打印要求。与双激光器配置相比,四激光可将打印速率提高90%。

在效率提升的同时,SLM®500成形制件的质量也一如既往得到了保证。SLM®专利包括减少粉尘对成形面干扰的扫描策略和高效加工的激光搭接策略。同样拥有专利的带有多孔风墙的三层流高效循环风场能够维持激光入射镜片的洁净并有效带走成形仓里的烟尘,保证了长时间打印过程中更好的零部件成形致密度及表面质量。多激光搭接技术和动态聚焦系统可保障全打印区域稳定一致的成形件质量。使用持久滤芯替代消耗性滤芯,提高了系统安全性,简化了废弃物管理,延长了设备运行时间并降低了成本。

SLM®500与拥有专利的闭环粉末供应系统(PSV)配合使用,可以避免耗时的手动加粉和溢流粉末处理,保证生产的安全性。整个粉末处理过程都在惰性气体环境中自动进行。完成打印任务的成形缸可从SLM®500中移出,拆件站(PRS)通过拆卸成形完成的成形缸并向系统主机提供备用的新成形缸可不间断进行下个成形任务,减少了设备的空置时间。SLM®500配备的集成一体化的手套箱可保证操作人员在不接触粉末的情况下就可以完全清理粉末。位于PRS仓室中的真空软管将未使用的粉末直接送回PSV进行筛分,以供后续的成形操作使用。可更换的成形缸能最大程度减少设备空置时间,从而最大化生产效率和降低零部件的平均生产成本。

图2 SLM®500大型激光选区熔化设备
图2 SLM®500大型激光选区熔化设备

SLM®500配置的全面的监测和质量控制系统能够实现设备成形过程的完整记录和高度控制。仓内温度、氧含量和气流等参数都在持续的监测和记录的范围内。在对过程高度控制下,可实现稳定一致的高成形质量。铺粉监控系统(LCS)、熔池监测(MPM)系统和激光功率监测(LPM)系统可探测成形过程中的异常现象,确保成形过程的稳定性和后续问题的可追溯性。

SLM Solutions在新结构设计、轻量化设计、提高生产速率和复杂零部件生产方面具有丰富经验和重要优势。得益于完善的参数和技术路线一致的系统,客户能够直接将在SLM®125和SLM®280开发的工艺延续应用到更大型的设备SLM®500上。SLM®500在多个领域均有应用,尤其在航空航天、汽车及能源领域应用广泛。

以汽车行业为例,Hirschvogel Automotive Group成功使用SLM®500打印成形了铝合金汽车转向节,相比于传统制造方法实现了零件减重40%。由于SLM®500近净成形的生产特点,后处理需求量也大幅度减少。此外,Danish技术研究所使用SLM®500成功生产了用于自行车的钛合金链齿轮,相比于传统方法,制品更为轻量且持久耐用,同时拥有良好的抗腐蚀性。此链齿轮已安装在用于参加环法自行车赛的专业公路自行车上。

SLM®500的推出是为了满足客户对成形速率和成形尺寸提出的更高要求,帮助客户实现工业化批量生产,减少人工换粉的操作成本,实现全自动化供粉,提高操作人员的安全性。改进过滤模块,简化废弃物管理,实现自动化生产。

当下,随着激光选区熔化工艺的持续研发、更多新型合金的应用和供应链的成熟,客户持续提出对更大尺寸成形设备的需求,以求在不断扩大的金属增材制品市场中获取更多利润。在此背景之下,SLM Solutions推出了SLM®800和配套设备SLM HUB。可选配的SLM®HUB和成形缸弹匣创建了一个多机并联大规模自动化生产的系统。最多五台SLM®800设备可以以模块化的方式连接到一台SLM®HUB进行运作,达到优化系统运行效率,实现大规模自动生产并降低成本的目的。不仅如此,正在研发的SLM®600将实现更大的成形尺寸,配置更多的激光数量以实现更快的成形效率。此外,与设备配套的各项监控系统也在不断升级中。

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