Direct Metal Laser Sintering (DMLS) 3D-printen:technologieoverzicht

Direct metal laser sintering (DMLS) behoort tot de categorie poederbedfusie (PBF) van 3D-printen en is vergelijkbaar met de SLS-technologie. In DMLS worden echter metaalpoeders gebruikt in plaats van plastic poeders om metalen onderdelen te maken die zowel voor functionele prototypes als productieonderdelen kunnen worden gebruikt.

Directe metaallaser-sintertechnologie is vergelijkbaar met selectieve lasersmelttechnologie (SLM), maar het verschil tussen beide processen is de temperatuur die wordt gebruikt voor metaalpoederfusie. SLM, zoals de naam al doet vermoeden, verwarmt het metaalpoeder totdat het volledig in een vloeistof smelt. DMLS smelt het metaalpoeder niet, maar sintert warmtedeeltjes voldoende zodat hun oppervlakken aan elkaar lassen. Hoe dan ook, beide termen (SLM en DMLS) worden vaak door elkaar gebruikt in de 3D-printindustrie.

Hoe werkt DMLS?

Het directe metaallaser-sinterproces omvat zes basisstappen:

• Stap 1 – Het DMLS-proces begint met het opdelen van de CAD-bestandsgegevens van het 3D-ontwerp in enkele extreem dunne lagen, waarbij voor elke laag een 2D-model wordt gegenereerd
• Stap 2 – De machine maakt gebruik van een krachtige optische laser in het gebied van de bouwkamer die inert gas bevat
• Stap 3 - Er is een materiaalafgifteplatform en een bouwplatform samen met een rol die wordt gebruikt om nieuw poeder laag voor laag over het bouwplatform te verplaatsen
• Stap 4 – Bij het leggen van het poeder op het bouwplatform begint de laser zijn pad voor deze laag, waarbij het poeder selectief tot een vaste stof wordt gesinterd. De volgorde van het toevoegen van een poederlaag en het sinteren gaat door totdat het hele onderdeel klaar is
• Stap 5 – Na afkoeling wordt het omringende losse metaalpoeder uit de printer verwijderd. De laatste stappen omvatten het verwijderen van de ondersteuningsstructuur en andere nabewerkingen
• Stap 6 – DMLS-onderdelen kunnen worden behandeld als metalen onderdelen die zijn geproduceerd door conventionele metaalbewerking voor verdere verwerking. Dit kan machinale bewerking, warmtebehandeling of oppervlakteafwerking omvatten.

Materialen voor DMLS 3D-printen

Een van de meest algemeen gebruikte materialen voor DMLS, Xometry biedt:

• Aluminium:zoals AlSiMG
• Staal:zoals gereedschapsstaal MS1, roestvrij staal 17-4, roestvrij staal 316L
• Inconel:zoals Inconel 718

Voordelen van DMLS-technologie

Als je naar DMLS komt, zijn dit de belangrijkste factoren die het op zichzelf staand maken:

DMLS staat complexe ontwerpen toe

Een belangrijk voordeel van DMLS is de mogelijkheid om onderdelen te vervaardigen die niet of te duur zijn om met traditionele fabricagetechnieken te worden gemaakt. Het volledige potentieel van DMLS kan worden gezien wanneer ingenieurs onderdelen ontwerpen met complexe geometrieën, zoals geïntegreerde bevestigingsfuncties, lange en smalle kanalen of gaasstructuren. DMLS maakt alles-in-één assemblages mogelijk die het aantal onderdelen, de montagetijd en het aantal fouten verminderen door meerdere onderdelen in één ontwerp te combineren.

Snelle doorlooptijd

Het normale conventionele proces vereist veel tijd om het gereedschap in te stellen voordat het wordt geproduceerd, waarbij mallen en opspanningen nodig zijn, terwijl in DMLS het onderdeel on-demand kan worden geprint zonder aanloop of gereedschap, wat resulteert in een kortere doorlooptijd in vergelijking met CNC-bewerkingen . De combinatie van de kortere doorlooptijd en het efficiënte prototypingproces verkort de doorlooptijd. Dit is een van de grootste voordelen van DMLS.

DMLS gebruikt lichtgewicht en duurzame componenten

Onderdelen vervaardigd uit superlegeringen zoals Inconel 718, AlSi10Mg en kobaltchroom, staan ​​bekend als lichtgewicht in vergelijking met hun conventioneel bewerkte tegenhangers. Zo werden GE's befaamde 3D-geprinte brandstofsproeiers voor zijn LEAP-motorenfamilie gemaakt van 20 afzonderlijke onderdelen van onafhankelijke leveranciers, maar het gebruik van direct metal laser sintering (DMLS) resulteerde in een onderdeel uit één stuk dat 25 procent lichter is en vijf keer sterker dan de originele onderdelen.

DMLS zorgt voor minder verspilling

Metaalpoeders die niet door de laser worden aangeraakt, kunnen worden gerecycled en hergebruikt. Poederrecycling leidt ook tot lagere prijzen. Het geproduceerde afval is aanzienlijk minder in vergelijking met een conventioneel proces zoals CNC, waar veel afval wordt gegenereerd in de vorm van chips die worden geproduceerd als gevolg van het machinaal bewerken van een metaal volgens een vereist ontwerp uit een metalen blok en die zeer moeilijk te recyclen zijn .

Overwegingen over DMLS-technologie

Afgezien van de voordelen van DMLS, zijn er een paar overwegingen. De grootste concurrent van DMLS zijn de traditionele bewerkingstechnologieën zoals CNC.

DMLS heeft ondersteuningsstructuren nodig

Omdat DMLS tot de categorie van poedergebaseerde fusie behoort, zijn ondersteunende structuren onvermijdelijk en moeten ze uiteindelijk worden verwijderd met behulp van nabewerking. Tijdens de nabewerking wordt het met metaal bedrukte onderdeel op dezelfde manier behandeld als een onbewerkt metalen onderdeel dat conventioneel is vervaardigd, wat betekent dat het onderdeel dat door DMLS is vervaardigd niet gebruiksklaar is en wat werk nodig heeft.

DMLS-onderdelen hebben een korrelige oppervlakteafwerking

DMLS-geprinte oppervlakken zullen niet zo glad zijn als oppervlakken met CNC-bewerking, en dat het niet zo eenvoudig zal zijn om de gewenste oppervlaktestructuren te produceren. Als er nabewerking nodig is om de afwerking te verbeteren en de esthetiek te verbeteren, nemen de kosten dienovereenkomstig toe.

Dure serieproductie van DMLS-onderdelen

Massaproductie is nog steeds een enorme beslissende factor in alle industrieën en dit is waar DMLS achterblijft in vergelijking met traditionele technieken en de snelheid waarmee een 3D-printer een object kan assembleren, is niet opgewassen tegen de conventionele assemblagelijn. Daarom wordt DMLS vooral aanbevolen voor een eenheid tot een kleine batch.

Beperkte materiaalkeuze

Over het algemeen is voor metaal 3D-printen de materiaalkeuze minder, wat een beperkende factor kan zijn wanneer specifieke materialen nodig zijn voor het vereiste onderdeel en waarmee rekening moet worden gehouden bij het beslissen welke technische eigenschappen u wilt dat uw product heeft.

Beperkt buildvolume

Wanneer een groot onderdeel nodig is, is het altijd beter om te kiezen voor CNC-bewerking. De standaard onderdeelgrootte die wordt aanbevolen bij DMLS is bijvoorbeeld maximaal 250 x 250 x 325 mm en voor CNC-bewerking is dit maximaal 2000 x 800 x 1000 mm. De maatvergelijking toont duidelijk het onvermogen van 3D-printen bij het vervaardigen van grote onderdelen vanwege de beperkte grootte van het poederbed.

Krimp en beperkte herhaalbaarheid

Met DMLS is het erg moeilijk om identieke onderdelen te produceren vanwege het natuurlijke krimpproces. Een onderdeel dat voor de eerste keer wordt afgedrukt en een vergelijkbaar onderdeel dat voor de 10e keer wordt afgedrukt, heeft bijvoorbeeld een fout van ten minste 2% in de verticale richting (Z-richting), wat leidt tot krimp. De dimensionale veranderingen worden veroorzaakt door een combinatie van drie bronnen:thermische krimp, sinterkrimp en uitzetting die ontstaat doordat de metaaldeeltjes vallen tijdens het sinteren.

Xometry's DMLS 3D-printservices

Xometry Europe biedt online DMLS-service voor on-demand 3D-printprojecten. Met een netwerk van meer dan 2.000 partners in heel Europa kan Xometry DMLS 3D-printonderdelen binnen maximaal 3-5 dagen leveren. Upload uw CAD-bestanden naar Xometry Instant Quoting Engine om direct een offerte te krijgen met verschillende productie-opties die beschikbaar zijn voor DMLS 3D-printen.