Laser Powder Bed Fusion [LPBF]

(ang. Laser Powder Bed Fusion)

Technologia LPBF należy do grupy technologii typu Powder Bed, których cechą charakterystyczną jest selektywne spiekanie kolejnych warstw proszku.

Technologia ta jest oparta na nakładaniu cienkich warstw metalowego proszku, następnie proszek jest stapiany za pomocą wiązki lasera zgodnie z geometrią produkowanego elementu. Po zakończeniu procesu druku niespieczony proszek jest usuwane a części poddawane są obróbce wykańczającej: usuwaniu struktur podporowych, obróbce ubytkowej, obróbce cieplnej itp. Technologia LPBF pozwala wytwarzanie elementów o  wysokich parametrach wytrzymałościowych. 

powder-bed-fusion-diagram

Etapy procesu Laser Powder Bed Fusion:  

  1. Pierwszym krokiem jest umieszczenie metalowej płyty na stole roboczym drukarki. 
  2. Aby zapobiec utlenianiu proszku oraz wytwarzanego detalu, komora robocza drukarki 3D wypełniana jest gazem obojętnym (argonem lub azotem). Następnie komora robocza może zostać podgrzana do optymalnej temperatury procesu. 
  3. Zgarniacz (ang.  recoater) rozprowadza cienką warstwy proszku metalu po całej powierzchni metalowej płyty. 
  4. Następnie wiązka lasera stonuje powierzchnię proszku, spajając go w miejscu, gdzie ma powstać część. 
  5. Stół roboczy obniża się o wysokość warstwy proszku.  
  6. Kroki 3–5 są powtarzane do chwili ukończenia części.
  7. Części są oczyszczane z niespieczonego proszku, który jest odzyskiwany. 
  8. Wydruk poddaje się obróbce cieplnej w celu usunięcia naprężeń powstałych w procesie druku. 
  9. Następnie wydruki należy odciąć od płyty budowy oraz usunąć struktur podporowe. 
  10. Ostatnim etapem procesu jest obróbka wykańczającej. W zależności od potrzeb może to być poprawa powierzchni elementu (np. piaskowanie, szlifowanie, polerowanie lub dodawanie powłok) lub obróbka mechaniczna w celu uzyskania pożądanej dokładności wymiarowej. 

Zalety technologii Laser Powder Bed Fusion: 

  • Wytwarzanie elementów o skomplikowanej i złożonej geometrii. 
  • Zachowanie wysokich parametrów wytrzymałościowych części przy jednoczesnej redukcji ich masy – optymalizacja topologii. 
  • Łatwe usuwane niespieczonego proszku. 
  • Wysoka jakość powierzchni drukowanych elementów. 
  • Możliwość wytwarzania elementów o drobnych szczegółów. 
  • Tworzenie detali o wysokiej gęstości. 
  • Budowa kanałów chłodzących o skomplikowanym przebiegu – chłodzenie konformalne. 
  • W procesie może być wykorzystane wiele materiałów na przykład:
    • stal nierdzewna: 316L, 304, 15-5PH, 17-4PH;
    • stopy niklu: Inconel 625, Inconel 718, Hastealloy X;
    • stopy tytanu: Ti6Al4V ELI;
    • stopy Co – Cr;
    • stopy aluminium;
    • stopy miedzi.

Ograniczenia technologii Laser Powder Bed Fusion: 

  • Po procesie druku części wymagają obróbki cieplnej w celu usunięcia naprężeń szczątkowych, które mogą prowadzić do deformacji oraz uszkodzenia drukowanych elementów.
  • Skomplikowana naprawa uszkodzonych części. 
  • Konieczność stosowania struktur podporowych.  
Kategoria hasła: Druk 3D
« Wróć do Słownika