Внедряем 3D‑оборудование в производство и бизнес с 2010 года

Технология micro-SLM: лучший способ печатать микроструктуры из металла

Евгений Белых

Инженер по 3D‑печати, эксперт по материалам и технологиям

В этой статье мы рассказываем об основных особенностях 3D-печати микроструктур из металлических порошков. Суть технологии в сплавлении материала лазером, как и в классической SLM. Основное отличие - минимальный размер изделий в сочетании с более высокой детализацией. Детали, производимые по технологии microSLM, находят применение в производстве микроэлектроники, автомобилей, медицине, робототехнике и многих других отраслях.

В этой статье мы рассказываем об основных особенностях 3D-печати микроструктур из металлических порошков. Суть технологии в сплавлении материала лазером, как и в классической SLM. Основное отличие - минимальный размер изделий в сочетании с более высокой детализацией. Детали, производимые по технологии microSLM, находят применение в производстве микроэлектроники, автомобилей, медицине, робототехнике и многих других отраслях.

Что это такое?

Традиционная SLM (Selective Laser Melting) печать представляет собой построение модели путем сплавления лазером металлического порошка (меди, стали, алюминия и др.) в защитной атмосфере инертного газа.

Существует несколько разновидностей SLM. Одну из них — microSLM — используют для точной печати сложных микроструктур и миниатюрных объектов с высокой функциональностью, которые применяются в различных промышленных отраслях, в том числе аэрокосмической, автомобильной, биомедицинской, химической.

В microSLM используют лазер с минимальным диаметром пятна, а также порошки с меньшим размером частиц, что обеспечивает слои толщиной менее 10 мкм и повышенную детализацию. Технология удовлетворяет потребность в более высоком разрешении по сравнению со стандартной SLM.

Что это такое?

Традиционная SLM (Selective Laser Melting) печать представляет собой построение модели путем сплавления лазером металлического порошка (меди, стали, алюминия и др.) в защитной атмосфере инертного газа.

Существует несколько разновидностей SLM. Одну из них — microSLM — используют для точной печати сложных микроструктур и миниатюрных объектов с высокой функциональностью, которые применяются в различных промышленных отраслях, в том числе аэрокосмической, автомобильной, биомедицинской, химической.

В microSLM используют лазер с минимальным диаметром пятна, а также порошки с меньшим размером частиц, что обеспечивает слои толщиной менее 10 мкм и повышенную детализацию. Технология удовлетворяет потребность в более высоком разрешении по сравнению со стандартной SLM.

Преимущества технологии микропечати металлом

  1. Сверхвысокая точность. Лазерное пятно диаметром 25 микрон сплавляет слой порошка толщиной всего 10 микрон для получения мельчайших деталей и прецизионных структур микроуровня.

  2. Исключительное качество поверхности. 3D-печать на микроуровне обеспечивает сверхгладкую поверхность деталей, что сокращает количество операций и упрощает постобработку.

  3. Свобода от поддержек. 3D-печать металлом позволяет печатать большинство моделей без опор под углами более 10 градусов.

Преимущества технологии микропечати металлом

  1. Сверхвысокая точность. Лазерное пятно диаметром 25 микрон сплавляет слой порошка толщиной всего 10 микрон для получения мельчайших деталей и прецизионных структур микроуровня.

  2. Исключительное качество поверхности. 3D-печать на микроуровне обеспечивает сверхгладкую поверхность деталей, что сокращает количество операций и упрощает постобработку.

  3. Свобода от поддержек. 3D-печать металлом позволяет печатать большинство моделей без опор под углами более 10 градусов.

  1. Печать сложных геометрий. Возможность изготовления сложных внутренних каналов, пористых структур, решеток, что недостижимо другими способами производства.

  2. Высокие эксплуатационные характеристики. Детали, полученные методом микропечати, обладают отличными механическими свойствами благодаря плотной и мелкозернистой микроструктуре, формируемой в процессе сплавления.

  1. Печать сложных геометрий. Возможность изготовления сложных внутренних каналов, пористых структур, решеток, что недостижимо другими способами производства.

  2. Высокие эксплуатационные характеристики. Детали, полученные методом микропечати, обладают отличными механическими свойствами благодаря плотной и мелкозернистой микроструктуре, формируемой в процессе сплавления.

Ограничения технологии

  • MicroSLM очень чувствительна к чистоте порошка и точности оборудования.

  • Печать микроструктур часто занимает больше времени, чем печать моделей стандартного размера.

  • Процесс печати требует строгого контроля, т.к. даже небольшие изменения мощности, скорости или толщины слоя влияют на прочность изделия и качество его поверхности.

Ограничения технологии

  • MicroSLM очень чувствительна к чистоте порошка и точности оборудования.

  • Печать микроструктур часто занимает больше времени, чем печать моделей стандартного размера.

  • Процесс печати требует строгого контроля, т.к. даже небольшие изменения мощности, скорости или толщины слоя влияют на прочность изделия и качество его поверхности.

Где применяется?

Аэрокосмическая промышленность Производство компонентов авиационных и ракетных двигателей (например, форсунок, элементов теплообменников) со сложной внутренней системой охлаждающих каналов.

Биомедицина Изготовление персонализированных биосовместимых имплантатов, минимально инвазивных хирургических инструментов и высокоточных компонентов для роботизированной хирургии.

Микроэлектроника и оптоэлектроника Производство высокочастотных волноводов, теплоотводов, прецизионных корпусов для лазеров и датчиков.

Где применяется?

Аэрокосмическая промышленность Производство компонентов авиационных и ракетных двигателей (например, форсунок, элементов теплообменников) со сложной внутренней системой охлаждающих каналов.

Биомедицина Изготовление персонализированных биосовместимых имплантатов, минимально инвазивных хирургических инструментов и высокоточных компонентов для роботизированной хирургии.

Микроэлектроника и оптоэлектроника Производство высокочастотных волноводов, теплоотводов, прецизионных корпусов для лазеров и датчиков.

Прецизионное литье Изготовление литьевых форм для микроэлектронных разъемов и медицинских изделий со сложными конформными каналами охлаждения.

Аналитическое приборостроение Создание устройств для анализа жидкостей и газов с порами и внутренними каналами.

Производство из драгоценных металлов Быстрое прототипирование и мелкосерийный выпуск изделий из золота, платины, титана с минимальными отходами материала.

Робототехника Производство миниатюрных функциональных компонентов: шестерен, шарниров, пружин и корпусов для микророботов и прецизионных механизмов.

Прецизионное литье Изготовление литьевых форм для микроэлектронных разъемов и медицинских изделий со сложными конформными каналами охлаждения.

Аналитическое приборостроение Создание устройств для анализа жидкостей и газов с порами и внутренними каналами.

Производство из драгоценных металлов Быстрое прототипирование и мелкосерийный выпуск изделий из золота, платины, титана с минимальными отходами материала.

Робототехника Производство миниатюрных функциональных компонентов: шестерен, шарниров, пружин и корпусов для микророботов и прецизионных механизмов.

Оборудование

iSLM80: компактный 3D-принтер для печати металлом изделий со сверхгладкой поверхностью. Предназначен для задач, требующих высокой точности и детальной геометрии. Разработан ведущим китайским производителем промышленных систем 3D‑печати ZRapid Tech.

Технические характеристики:

  • Мощность лазеров: 100/200 Вт
  • Диаметр пятна лазера: ≤25 мкм (для 200 Вт)
  • Зернистость порошка: 10~25 мкм
  • Толщина слоя: 10 – 20 мкм

Читать обзор iSLM80 >>

Оборудование

iSLM80: компактный 3D-принтер для печати металлом изделий со сверхгладкой поверхностью. Предназначен для задач, требующих высокой точности и детальной геометрии. Разработан ведущим китайским производителем промышленных систем 3D‑печати ZRapid Tech.

Технические характеристики:

  • Мощность лазеров: 100/200 Вт
  • Диаметр пятна лазера: ≤25 мкм (для 200 Вт)
  • Зернистость порошка: 10~25 мкм
  • Толщина слоя: 10 – 20 мкм

Читать обзор iSLM80 >>

Сравнение MicroSLM и SLM печати от ZRapid Tech

В качестве образца был напечатан фланец. Материал: нержавеющая сталь.

Сравнение MicroSLM и SLM печати от ZRapid Tech

В качестве образца был напечатан фланец. Материал: нержавеющая сталь.

Напечатанные образцы

Напечатанные образцы

Сравнение шероховатости поверхности.

Сравнение шероховатости поверхности.

SLM

microSLM

SLM

microSLM