manufaktur slm adalah proses manufaktur aditif fusi unggun serbuk yang digunakan di seluruh industri. Panduan ini memberikan gambaran menyeluruh tentang SLM - cara kerja, bahan, aplikasi, kelebihan/kekurangan, pemasok sistem, dan banyak lagi.
Gambaran umum tentang Peleburan Laser Selektif (SLM)
Manufaktur slm adalah proses manufaktur aditif yang menggunakan laser untuk melelehkan serbuk logam secara selektif lapis demi lapis untuk membuat komponen yang sepenuhnya padat. Atribut utama:
- Menggunakan data CAD 3D untuk mengarahkan peleburan laser pada lapisan bubuk
- Mencapai kepadatan yang mendekati penuh pada sebagian besar paduan (>99%)
- Memungkinkan geometri kompleks yang tidak mungkin dilakukan dengan pengecoran/pemesinan
- Bahan yang umum termasuk baja tahan karat, titanium, aluminium, paduan nikel
- Ketebalan lapisan tipikal 20-100 mikron
Manufaktur slm memberikan kebebasan desain dan sifat mekanis yang mendekati manufaktur tradisional.
Bagaimana manufaktur slm Bekerja
SLM menggunakan laser berdaya tinggi untuk melelehkan serbuk logam halus dalam pola yang tepat:
- Model CAD diiris secara digital menjadi lapisan penampang tipis
- Lapisan bedak tersebar secara merata di seluruh platform rakitan
- Laser melelehkan bubuk berdasarkan setiap irisan, menyatukan partikel
- Platform menurun, lapisan baru diterapkan, dan proses diulang
- Bagian yang sepenuhnya padat dibangun secara aditif lapis demi lapis
Atmosfer gas inert pelindung mencegah oksidasi selama pembuatan.
Bahan untuk SLM
Banyak serbuk logam yang bisa digunakan untuk SLM, termasuk:
Bahan Logam SLM
- Baja tahan karat (316L, 17-4PH, 15-5PH)
- Baja perkakas (H13, M2)
- Titanium (Ti-6Al-4V)
- Aluminium (AlSi10Mg)
- Kobalt-Krom (CoCr)
- Paduan nikel (Inconel 625, 718)
- Paduan tembaga
- Logam mulia
Ukuran serbuk biasanya berkisar antara 15-45 mikron. Sebagian paduan memerlukan parameter khusus untuk mencetak dengan sukses.
Aplikasi Bagian SLM
Manufaktur slm memungkinkan konsolidasi rakitan menjadi komponen utuh tanpa perakitan. Kegunaan yang umum meliputi:
Aplikasi Bagian SLM
- Dirgantara - struktur ringan, turbin, braket
- Medis - implan, prostetik, instrumen bedah
- Otomotif - komponen ringan, desain khusus
- Perkakas - cetakan injeksi dengan pendinginan konformal
- Energi - katup minyak/gas yang kompleks, penukar panas
- Pertahanan - suku cadang drone/robotika khusus yang membutuhkan kekuatan
SLM memungkinkan desain yang dioptimalkan dengan bobot dan waktu tunggu yang lebih singkat dibandingkan dengan manufaktur tradisional.
Keuntungan dari Manufaktur Aditif SLM
Manfaat utama yang membuat SLM menarik:
- Geometri dan struktur mikro yang kompleks mungkin terjadi
- Sifat material yang sepenuhnya padat dan isotropik
- Lebih sedikit limbah - hanya gunakan bahan yang diperlukan
- Pengurangan bobot dengan mengkonsolidasikan rakitan
- Perputaran cepat untuk iterasi desain
- Tidak perlu perkakas khusus seperti cetakan cor / tempa
- Paduan khusus dan bahan bergradasi dapat dicapai
Manufaktur slm memberikan kebebasan yang hampir tak terbatas untuk memproduksi komponen yang disempurnakan yang sebelumnya tidak mungkin dilakukan.
Keterbatasan pembuatan slm
SLM memang memiliki beberapa kelemahan dibandingkan dengan manufaktur konvensional:
- Biaya suku cadang yang lebih tinggi untuk volume produksi kecil
- Ukuran terbatas berdasarkan dimensi ruang rakitan (meningkat seiring waktu)
- Pemilihan material yang terbatas dibandingkan dengan paduan cor atau tempa
- Pasca-pemrosesan seperti finishing permukaan sering kali diperlukan
- Penanganan khusus untuk serbuk reaktif seperti titanium dan aluminium
- Cacat yang mungkin terjadi memerlukan metode pemeriksaan untuk mengidentifikasi
- sifat anisotropik pada beberapa bahan dan bangunan
Tantangan-tantangan tersebut dimitigasi melalui kemajuan teknologi yang sedang berlangsung.
Pemasok Sistem SLM
Produsen peralatan SLM yang utama termasuk:
Penyedia Sistem SLM Terkemuka
- EOS
- Sistem 3D
- Aditif GE
- Trumpf
- Renishaw
- DMG Mori
- Sisma
- Mazak
- AMCM
Banyak yang menyediakan sistem siap pakai plus peralatan penanganan bubuk dan pasca-pemrosesan.
Analisis Biaya manufaktur slm Produksi
Seperti kebanyakan proses AM, SLM memiliki biaya di muka yang tinggi tetapi biaya per bagian yang rendah pada volume:
- Biaya sistem SLM ~ $500.000 hingga $1M+
- Laju pembangunan ~5-20 cm3/jam (~10-50g/jam)
- Waktu pengerjaan ~ 5-10 jam termasuk pasca-pemrosesan
- Biaya bahan ~ $50-200 / kg
- Total biaya suku cadang dapat mencapai $500 hingga $5000+
Biaya tertinggi adalah tenaga kerja, investasi sistem, dan material. Kompetitif untuk volume kecil/menengah.
SLM vs Pengecoran dan Pemesinan Logam
| Proses | Kelebihan | Kekurangan | Aplikasi Terbaik |
|---|---|---|---|
| SLM | Kebebasan desain, ringan, perputaran cepat, limbah minimal | Ukuran terbatas, biaya lebih tinggi pada volume rendah, pasca-pemrosesan | Komponen kompleks bervolume rendah dan sedang |
| Pengecoran logam | Bentuk mendekati jaring, bagus untuk komponen sederhana hingga kompleks, biaya lebih rendah pada volume | Langkah-langkah ekstra untuk menyelesaikan komponen, batasan desain, biaya perkakas | Volume produksi sedang hingga tinggi |
| Pemesinan CNC | Pilihan material yang luas, akurasi tinggi, hasil akhir permukaan yang baik | Pemborosan dari proses subtraktif, biaya yang lebih tinggi pada jumlah yang lebih rendah, keterbatasan desain dari akses alat | Volume rendah hingga sedang di mana desain sering berubah |
Setiap proses memiliki keunggulan yang sesuai dengan aplikasi, volume produksi, dan sasaran tertentu.
PERTANYAAN YANG SERING DIAJUKAN
Bahan apa saja yang dapat dicetak 3D dengan SLM?
Bahan SLM yang paling umum adalah paduan baja tahan karat, titanium, aluminium, kobalt-krom, nikel, tembaga, dan logam mulia. Berbagai baja perkakas dan superalloy juga dimungkinkan.
Apa akurasi khas komponen SLM?
SLM dapat menghasilkan komponen dengan akurasi sekitar +/- 0,005 in/in tergantung pada faktor-faktor seperti ketebalan lapisan, strategi pemindaian, geometri, dan pasca-pemrosesan. Permukaan yang kritis mungkin memerlukan pemesinan.
Jenis pasca-pemrosesan apa yang diperlukan untuk komponen SLM?
Pasca-pemrosesan SLM yang umum dilakukan meliputi pelepasan penyangga, penghilangan stres, pemolesan/pelapisan permukaan, Pengepresan Isostatik Panas untuk menghilangkan rongga internal, dan perlakuan panas jika diperlukan.
Dapatkah SLM membuat bahan bergradasi secara fungsional?
Ya, SLM dapat membuat struktur bertingkat yang kompleks dengan memvariasikan komposisi bahan baku dan struktur mikro secara cerdas di berbagai lokasi dalam suatu bangunan.
Apakah SLM cocok untuk produksi massal?
Saat ini SLM paling dapat diterapkan untuk volume produksi kecil hingga menengah hingga ribuan komponen di mana manfaat fleksibilitas desain dan properti yang disesuaikan sesuai dengan biaya.
SLM memungkinkan terobosan peningkatan kinerja dengan menggunakan teknik aditif. Seiring dengan semakin matangnya teknologi ini, biaya akan menjadi lebih kompetitif.
Kesimpulan
Peleburan laser selektif telah merevolusi manufaktur di seluruh industri dengan memungkinkan geometri yang dioptimalkan secara kompleks yang sebelumnya tidak mungkin dilakukan. Teknologi ini membangun komponen logam fungsional yang padat dari data model 3D dengan memadukan lapisan serbuk dengan laser terfokus. Meskipun biaya masih lebih tinggi untuk volume yang lebih rendah, SLM memberikan kebebasan yang belum pernah ada sebelumnya untuk menata ulang desain komponen untuk peningkatan kinerja. Bahan terus berkembang dari logam seperti titanium, aluminium, baja, nikel, dan paduan kobalt. Seiring kemajuan teknologi, SLM akan menjadi layak untuk produksi volume yang lebih tinggi, melengkapi manufaktur konvensional yang memberikan keuntungan. SLM terus membuka kemungkinan baru bagi para desainer dan insinyur.