Laserová aditivní výroba (LAM)

Přehled Laserová aditivní výroba (LAM)

Laserová aditivní výroba (LAM) přináší revoluci do světa výroby kovů. Ale co přesně je LAM? Zjednodušeně řečeno, jedná se o proces, který využívá laserovou technologii k vytváření vrstev kovového prášku a vytváří tak pevný předmět. Představte si 3D tiskárnu, ale na kov. Tato technologie umožňuje vyrábět velmi složité a přesné díly, kterých tradiční výrobní metody jen těžko dosahují.

Úvod do laserové aditivní výroby (LAM)

Laserová aditivní výroba, často označovaná zkratkou LAM, je špičková technologie, která kombinuje přesnost laserů s flexibilitou aditivní výroby. Pomocí vysoce výkonného laseru, který taví a spojuje kovové prášky, lze pomocí technologie LAM vytvářet složité a robustní díly vrstvu po vrstvě. Tento proces je nejen efektivní, ale otevírá také nové možnosti pro konstrukci a optimalizaci materiálů.

Hlavní výhody:

• Přesnost: Přesnost laseru umožňuje vytvářet velmi detailní a složité konstrukce.
• Účinnost materiálu: Systém LAM snižuje množství odpadu, protože používá pouze nezbytné množství materiálu.
• Flexibilita: Dokáže vyrábět díly ze široké škály kovových prášků.

Typy a složení kovových prášků používaných v LAM

Výběr kovového prášku je v případě LAM klíčový, protože přímo ovlivňuje kvalitu a vlastnosti konečného výrobku. Zde se podíváme na některé z nejčastěji používaných kovových prášků v LAM:

Kovový prášek	Kompozice	Vlastnosti	APLIKACE
Nerezová ocel 316L	Železo, chrom, nikl, molybden	Odolnost proti korozi, vysoká pevnost	Lékařské implantáty, letecký a automobilový průmysl
Inconel 718	Nikl, chrom, železo, niob, molybden	Odolnost proti vysokým teplotám, pevnost, odolnost proti oxidaci	Tryskové motory, plynové turbíny, výzkum vesmíru
Titan Ti6Al4V	Titan, hliník, vanad	Vysoký poměr pevnosti a hmotnosti, biokompatibilita	Letectví, lékařské implantáty, automobilový průmysl
Hliník AlSi10Mg	Hliník, křemík, hořčík	Lehké, dobré tepelné vlastnosti	Automobilový průmysl, letecký průmysl, spotřební elektronika
Kobaltový chrom	Kobalt, chrom, molybden	Odolnost proti opotřebení, biokompatibilita	Zubní implantáty, letectví, průmyslové aplikace
Maraging Steel	Železo, nikl, molybden, kobalt	Vysoká pevnost, houževnatost	Nástroje, letecký průmysl, vysoce výkonné díly
Měď CuNi2SiCr	Měď, nikl, křemík, chrom	Vysoká tepelná a elektrická vodivost	Elektrické komponenty, výměníky tepla
Slitina niklu 625	Nikl, chrom, molybden, niob	Odolnost proti korozi, vysoká pevnost	Námořní doprava, chemické zpracování, letectví a kosmonautika
Nástrojová ocel H13	Železo, chrom, molybden, vanad	Vysoká houževnatost, odolnost proti opotřebení	Nástroje, formy, vysoce namáhané aplikace
Bronz	Měď, cín	Dobrá obrobitelnost, odolnost proti korozi	Umění, historické restaurování, ložiska

Charakteristika Laserová aditivní výroba (LAM)

Čím se LAM liší od jiných výrobních procesů? Zde je několik klíčových vlastností:

1. Konstrukce po vrstvách: Technologie LAM vytváří díly tavením kovového prášku vrstvu po vrstvě, což umožňuje vytvářet složité geometrie, kterých je obtížné nebo nemožné dosáhnout tradičními metodami.
2. Vysoká přesnost: Díky jemné kontrole tavicího procesu laserem je dosaženo mimořádně vysoké přesnosti, což je ideální pro detailní a složité návrhy.
3. Všestrannost materiálu: Společnost LAM může pracovat s širokou škálou kovových prášků, z nichž každý nabízí jedinečné vlastnosti a výhody.
4. Snížení množství odpadu: Na rozdíl od subtraktivní výroby, při které se odřezává přebytečný materiál, se při výrobě LAM používá pouze materiál potřebný pro daný díl, čímž se snižuje množství odpadu.
5. Přizpůsobení: Digitální povaha systému LAM umožňuje snadné přizpůsobení a rychlou tvorbu prototypů.

Aplikace laserové aditivní výroby (LAM)

LAM mění řadu průmyslových odvětví tím, že nabízí nové způsoby výroby dílů a výrobků. Zde jsou některé z jeho klíčových aplikací:

Průmysl	APLIKACE
Letectví a kosmonautika	Lehké konstrukční součásti, součásti motorů, výměníky tepla
Medical	Zakázkové implantáty, chirurgické nástroje, protetika
Automotivní	Lehké komponenty, složité díly motoru, zakázkové příslušenství
Nástroje	Formy, zápustky, řezné nástroje
Energie	Lopatky turbíny, výměníky tepla, složité potrubní systémy
Šperky	Vlastní vzory, složité vzory, lehké kusy
Elektronika	Chladiče, pouzdra, konektory
Spotřební zboží	Zakázkové konstrukce, složité geometrie, lehké komponenty
Námořní pěchota	Součásti odolné proti korozi, složité tvary pro dynamiku tekutin
Obrana	Lehké a robustní díly, rychlé prototypování nových konstrukcí

Specifikace, velikosti, třídy a normy

Při výrobě páskových mechanismů je pro zajištění kvality a spolehlivosti vyráběných dílů zásadní dodržovat specifikace, rozměry, třídy a normy.

Specifikace	Podrobnosti
Rozsahy velikostí	Obvykle lze pomocí LAM vyrábět díly o rozměrech od několika milimetrů až po několik metrů.
Třídy	Kovové prášky jsou k dispozici v různých kvalitách, z nichž každá je vhodná pro specifické aplikace.
Normy	ISO/ASTM 52900, ISO 9001 pro řízení kvality, AS9100 pro letectví a kosmonautiku, ISO 13485 pro zdravotnické prostředky.

Dodavatelé a podrobnosti o cenách

Pro úspěšný provoz LAM je zásadní najít správného dodavatele. Zde je několik významných dodavatelů a jejich cenové údaje:

Dodavatel	Nabízené materiály	Cenové rozpětí (za kg)	Poznámky
Höganäs	Nerezová ocel, nástrojová ocel, bronz	$50 – $150	Známé pro vysoce kvalitní kovové prášky
Tesařská technologie	Titan, slitiny niklu, nerezová ocel	$100 – $300	Rozsáhlý sortiment kovových prášků
Sandvik	Nerezová ocel, titan, slitiny niklu	$80 – $250	Inovativní materiálová řešení
Přísady GKN	Hliník, nerezová ocel, slitiny niklu	$70 – $200	Široká škála materiálů
LPW Technologie	Nerezová ocel, titan, slitiny niklu	$90 – $220	Vysoce kvalitní, konzistentní prášky
Arcam AB	Titan, kobaltový chrom, nástrojová ocel	$120 – $350	Specializace na špičkové materiály
EOS GmbH	Nerezová ocel, hliník, titan	$100 – $280	Přední výrobce materiálů LAM
Renishaw	Titan, hliník, nerezová ocel	$110 – $290	Zaměření na inovace a kvalitu
Oerlikon AM	Slitiny niklu, kobalt-chrom, titan	$130 – $320	Komplexní portfolio materiálů
Metco	Slitiny niklu, nerezová ocel, nástrojová ocel	$75 – $250	Pokročilá povrchová řešení

Výhody a nevýhody: srovnávací analýza

Každá technologie má své silné a slabé stránky. Zde je podrobné srovnání výhod a nevýhod LAM:

Výhody	Nevýhody
Přesnost a preciznost: Vysoká úroveň detailů	Cena: Počáteční nastavení a materiál mohou být nákladné
Složité geometrie: Schopnost vytvářet složité vzory	Rychlost: V porovnání s tradičními metodami může být pomalejší
Efektivita materiálu: Snížení množství odpadu	Povrchová úprava: Může vyžadovat následné zpracování
Přizpůsobení: Snadné přizpůsobení a vytvoření prototypu	Omezení velikosti: Omezeno velikostí stavební komory
Rozmanitost materiálů: Široká škála kovových prášků	Spotřeba energie: Vysoké nároky na výkon
Zkrácení dodacích lhůt: Rychlejší doba od návrhu k výrobku	Omezení materiálu: Některé materiály se obtížně zpracovávají

Často kladené otázky (FAQ)

Otázka	Odpověď
Co je to Laserová aditivní výroba (LAM)?	LAM je proces, při kterém se pomocí laseru taví kovové prášky a vytvářejí se pevné předměty vrstvu po vrstvě.
Jaké jsou výhody LAM?	Vysoká přesnost, efektivita využití materiálu, schopnost vytvářet složité geometrie a přizpůsobení.
Která odvětví mají z LAM největší prospěch?	Letectví, lékařství, automobilový průmysl, nástrojářství, energetika, šperkařství, elektronika, spotřební zboží, námořní průmysl a obrana.
Jaké kovy lze použít v LAM?	Nerezová ocel, Inconel, titan, hliník, kobalt-chrom, maraging ocel, měď, slitiny niklu, nástrojová ocel, bronz.
Jak si vede systém LAM ve srovnání s tradiční výrobou?	LAM nabízí vyšší přesnost a flexibilitu, ale může být nákladnější a pomalejší.
Existují nějaká omezení LAM?	Ano, včetně vysokých nákladů, spotřeby energie a možných omezení velikosti stavebních komor.
Jak vybrat správný kovový prášek pro LAM?	Zvažte požadavky na použití, jako je pevnost, teplotní odolnost a biokompatibilita.
Jaké normy se vztahují na LAM?	ISO/ASTM 52900, ISO 9001, AS9100, ISO 13485 a další.
Kdo jsou přední dodavatelé kovových prášků pro LAM?	Höganäs, Carpenter Technology, Sandvik, GKN Additive, LPW Technology, Arcam AB, EOS GmbH, Renishaw, Oerlikon AM, Metco.
Jaké je cenové rozpětí kovových prášků v systému LAM?	Ceny se pohybují od $50 do $350 za kilogram v závislosti na materiálu.

Laserová aditivní výroba (LAM) razí cestu budoucnosti výroby kovů a nabízí bezkonkurenční přesnost, efektivitu a všestrannost. Ať už chcete vyrábět letecké komponenty, lékařské implantáty nebo složité šperky, LAM poskytuje robustní řešení, které splňuje požadavky moderní výroby. Pochopením typů kovových prášků, jejich vlastností a klíčových charakteristik LAM můžete plně využít potenciál této převratné technologie.

Znát další procesy 3D tisku