Na začátku metody Laser Metal Fusion stojí virtuální 3D model dílu. Během přípravy dat se konstrukční údaje převedou do strojově čitelného souboru tiskové úlohy. Přitom se díly umístí na stavební desce a v případě potřeby se nasadí opěrné struktury. Pro proces tisku se díly rozloží do jednotlivých vrstev („Slicen“) a definují se příslušné dráhy laseru („Hatchen“). Konstrukce obrobku probíhá vrstva za vrstvou a je ukončena v procesní komoře v ochranné atmosféře na stavební desce. V komoře jsou vedle sebe v jedné ose usazeny zásobní, stavební a přepadový válec. Nanášecí zařízení posouvá prášek ze zásobního do stavebního válce (1). Poté laser roztaví první práškovou vrstvu podle kontury dílu spolu s vrstvou pod ním (2). V dalším kroku se stavební válec spustí o jednu vrstvu (3). Díl se téměř zabuduje do práškového lože. Přebytečný prášek skončí v přepadovém válci. Tento proces se opakuje tak dlouho, dokud není díl zcela hotový. Za účelem zvýšení produktivity používá společnost TRUMPF ve svých systémech několik laserů, které pracují současně. V tomto případě hovoříme o tzv. principu multilaseru. Hotový díl je nakonec v odpráškovací stanici zbaven kovového prášku. Následně se díl od desky oddělí, opěrné struktury, pokud existují, se odstraní, a v případě potřeby se obrobek finálně opracuje.
Laser Metal Fusion – výhody, funkční principy a aplikace aditivní technologie
Laser Metal Fusion (LMF) – česky „laserové tavení založené na práškovém loži“ – je výrobní postup aditivní výroby, při kterém je obrobek po vrstvách vytvořen v práškovém loži. Laser za tímto účelem roztaví kovový prášek na vrstvy materiálu přesně v místech, která udávají konstrukční údaje dílu CAD. Proto se postup často označuje jako kovový 3D tisk, příp. 3D tisk kovových dílů, v oboru běžně používaný je i pojem laserového sintrování a laserové tavení . Metoda se optimálně hodí pro sériovou výrobu geometricky komplexních dílů s jemnými vnitřními kanálky a dutinami, které obvyklými postupy, jako jsou soustružení nebo frézování, nelze vyrobit nebo jen s malou efektivitou. Díky průmyslovému 3D tisku vznikají díly, které vykazují vysokou stabilitu a současně nízkou hmotnost – významná výhoda pro lehké konstrukce nebo implantáty a protézy zhotovené na míru. Kromě toho je Laser Metal Fusion udržitelná výrobní metoda, neboť ve srovnání s postupy s úběrem nevznikají žádné třísky a tedy zůstává méně přebytečného materiálu. S téměř dvacetiletou zkušeností v aditivní technologii nabízí společnost TRUMPF kompletní pakety určené pro průmyslové použití pro postupy v práškovém loži, sestávající ze strojů, služeb a digitalizace od jednoho dodavatele. Od identifikace dílů až po hotový produkt a navíc: pokrýváme pro vás kompletní výrobní řetězec.
Pomocí metody Laser Metal Fusion mohou uživatelé z 3D CAD modelů přímo vyrábět funkční díly – např. flexibilní nebo otočné struktury .
Díky metodě Laser Metal Fusion je možné vyrábět díly s obrysově přesným chlazením. Odvádějí teplo přímo z místa, kde vzniká.
Aditivní výroba umožňuje formování filigránních struktur v komplexním uspořádání.
Svoboda v designu: při 3D tisku kovů určuje konstrukci výroba dílu – jinak než u obvyklých výrobních postupů.
Při 3D tisku kovů nevznikají prakticky žádné časy nastrojování. Díky opci Multilaser a automatizačním komponentám dále zvyšujete efektivitu své výroby.
Průmyslová manipulace s díly a s práškem společnosti TRUMPF zvyšuje hospodárnost vaší výroby.
Uzavřená cirkulace prášku zajišťuje čisté a bezpečné výrobní prostředí.
Krátké vysvětlení procesu Laser Metal Fusion
Funkční princip kovového 3D tisku ve zkratce.
Aplikace a oblasti použití – tak mnohostranné, jako tato technologie samotná
Lebeční implantát
Metoda Laser Metal Fusion splňuje vysoké požadavky na kvalitu a bezpečnost při výrobě lékařských přístrojů a implantátů. Během 8,45 hodin a pomocí téměř 5 000 vrstev byl například vyroben zobrazený personalizovaný lebeční implantát z titanu.
Montážní úhelník
V letectví a astronautice má zásadní význam lehká konstrukce při současně dobrém toku síly v obrobku. Tento tzv. topologicky optimalizovaný design lze jednoduše vyrobit pomocí postupu s práškovým ložem – stejně jako u zobrazeného montážního úhelníku pro dveře letadla, který byl vytvořen během 8 hodin a pomocí téměř 2 700 vrstev.
Blok hydrauliky
Zobrazený hydraulický blok se používá ke spojení mezi řídicím ventilem a hydraulickým válcem. Pokud se vyrábí metodou Laser Metal Fusion, lze jeho celkový objem snížit o 80 %, tlakovou ztrátu o 93 % – bez jakékoli ztráty funkčnosti. Konstrukce proběhla bez opěrných struktur a byla dokončena po jedenácti hodinách.
Vtokový rozdělovač
Obvykle by bylo pro výrobu tohoto vtokového rozdělovače zapotřebí pět dílů. Při laserovém tavení na bázi práškového lože vyrábíte přímo hotový díl. Pomocí metody Laser Metal Fusion lze jednoduše generovat obrysově přesné, komplexní temperační kanály. Kromě toho zákazníci profitují ze zkrácení dob cyklu a tepelně stabilních výrobních procesů s minimálním podílem zmetků. Vtokový rozdělovač na obrázku byl vyroben během 70 hodin.
Nápravnice
V automobilovém průmyslu je možné pomocí metody Laser Metal Fusion rychle a bez nástrojů vyrobit komplexní, funkční prototypy. Aditivní výroba zobrazené designové a topologicky optimalizované nápravnice trvala pět hodin.
Dentální destička
I dentální odvětví profituje z mnoha výhod aditivní výroby. Vrstvu po vrstvě lze pomocí biokompatibilního materiálu vytvořit libovolně komplexní indikace s vysokou přesností a v rekordním čase. Zobrazená dentální destička se zubními korunkami byla vyrobena během cca tří hodin pomocí přibližně 1 200 vrstev.
Díl z oblasti R&D
U vývoje aplikací nebo parametrů se použije vyobrazená tisková úloha. Přitom se dlouhé tyče po oddělení od stavební desky zpracují do zkušebních vzorků. Pomocí nich lze ověřit odolnost a tvárnost dílu. Po oddělení a broušení se u ostatních čtvercových dílů zkontroluje pod mikroskopem, zda na nich nevznikly eventuální, jemné závady. V obou případech jde o zajišťování jakosti dílů.
