[乾物] LENS と SLM 金属 3D プリント技術の原理と溶融池の形態の比較

著者: 三部族のガオ氏

高性能金属部品のレーザー積層造形技術は、複雑な成形構造、高い成形精度、優れた成形性能などの特徴を備えており、複雑な精密金属部品や大型の主要荷重支持金属部品の一括一体成形に最も有望な応用技術の一つです。鋳造、鍛造、溶接、機械加工などの従来の加工方法に有益な補足となるだけでなく、新たな金属部品製造モデルを開拓し、重要な戦略的研究意義を持っています。現在、高性能金属部品のレーザー積層造形には、同期粉末供給に基づくレーザークラッディング堆積技術LENS（Laser Engineered Net Shaping）と、粉末拡散に基づく選択的レーザー溶融技術SLM（Selective Laser Melting）の2つの代表的な方法があります。

LENS の原理の紹介まず、2 つの技術の原理を簡単に説明します。LENS の焦点を絞ったレーザービームは、事前に設定されたパスに沿って制御されて移動します。移動中に、粉末ノズルは金属粉末を固体基板上のレーザースポットによって形成された溶融池に直接送り込み、点から線へ、線から表面へと順に凝固させ、層セクションの印刷を完了します。このようにレイヤーを積み重ねることで、ほぼネットシェイプのコンポーネントエンティティが生成されます。

SLM 原理の紹介
SLM 技術の成形原理は、スクレーパーで基板上に金属粉末の層を広げ、走査型ガルバノメータの制御下でレーザー光線を特定の経路に沿って急速に照射して粉末を溶融・固化させ、冶金クラッド層を形成することです。次に、基板を堆積層の単層の厚さと同じ高さまで下げ、別の粉末層を広げてレーザースキャン処理します。このプロセスは、部品全体が形成されるまで繰り返されます。

成形方法とプロセスパラメータの違いにより、上記 2 つの技術は、溶融池の形態、冷却速度、凝固構造、機械的特性など、いくつかの材料成形の基本において大きな違いがあります。

溶融池形態の比較
LENSとSLMの異なるプロセス条件下では、溶融池の形態とサイズがまったく異なり、熱伝導モードと熱影響効果も異なり、最終的には合金の構造と特性に影響を与えます。マイクロスポットSLMプロセスと大スポットLENSプロセスの冷却速度の差は最大4桁に達することがあります。冷却速度は粒子のサイズを決定します。2つのプロセスの格子の平均体積はエネルギー入力の増加とともに増加しますが、結晶柱のサイズは冷却速度によって異なる傾向があります。

LENS成形プロセスでは、柱状結晶のサイズは冷却速度と線形関係を満たしますが、SLMプロセスでは、柱状結晶のサイズは冷却速度の平方根の逆数と3次関数関係にあり、これは従来の理論と一致しません。また、溶融池の放熱方向が一方向性であるため、LENSプロセスではSLMプロセスよりも粗い柱状結晶構造を形成しやすくなります。

溶融池は溶融池形成過程における最小の基本単位であり、溶融池特性の安定性は、加工工程全体の安定性、さらには成形部品の最終的な微細構造性能を保証するものである。SLM成形工程では、スポット径がサブミリメートルであり、単層の厚さが比較的薄いため、溶融池の体積が小さく、溶融池の形態、特に溶融池の深さ比は「ピンホール効果」を示す。

大スポットLENSプロセス成形では、一般的に高出力と大スポットを使用します。溶融池の容積は大きくなりますが、溶融池の深さは比較的小さく、溶融池の浸透深さは比較的浅く、この点はSLMとはまったく異なります。

下の図は、異なるプロセスにおける溶融池の縦断面の形態を示しています。

まだもっと欲しいですか?詳細は次回の放送をお聞きください！

3D Tribeの公式アカウントをフォロー: i-3dpro

[乾物] LENS と SLM 金属 3D プリント技術の原理と溶融池の形態の比較

3D プリントは小売モデルに破壊的な影響を及ぼします。私たちはこの機会をつかむことができるでしょうか?

南寧工業投資が永年レーザーの4レーザー1メートル金属3Dプリンターを購入

【事例】高さ2メートル、30万元の3Dプリンターで人体模型を製作、工期を8週間から2日に短縮

金属3Dプリント整形医療製品の売上高は3344万を超え、愛康の売上高は3億7000万、粗利益は2億6000万

新しいシリコン 3D プリント技術が登場しました!さまざまな粘度、色、硬度に対応

3Dプリントされた「指紋」がIP保護機能付きで登場

3Dプリントと北京最後の旧市街[白塔寺再生計画]

3Dプリントされたヒラリー・クリントンの像は高さ2メートル以上、価格は2万ドル！

酔っぱらった！日本の叔母が膣の3Dスキャン画像を拡散した罪で40万元の罰金

研究者らは、人間のような知覚能力を備えた3Dプリント適応型ロボット皮膚を開発

推薦する

目に見えない彫刻！ 3Dプリントを使って目に見えない彫刻を制作する男性

オランダの企業が空港の床を印刷するための強力なレールマウント型ロボットアーム 3D プリンターを開発

ドイツの大型3DプリンターメーカーBigRepの創業者ルネ・グルカ氏が死去

3Dプリント建設のリーダーであるICONは、従業員114人の大規模な解雇を発表した。

2023年の両アカデミーの会員リストが発表され、3人の新しい会員が積層造形に携わった。

日本産業博覧会における積層型および切削型金属 3D プリンター

3Dプリントを近距離写真測量に活用

CeramTec 社の新世代 3D プリントセラミックサンプルコンテナが国際宇宙ステーションに送られます

3Dプリンターペンのメーカーが著名人をスポークスマンに招き、ビデオドラマを制作。ミルイさんは何をしたいのか？

3D4MECとフラウンホーファーがThetascanの高度なオンライン監視技術を搭載した真鍮3Dプリンターを開発

アルティメットブルーム & 3D プリンティングミュージアム | フランスのカレー市長の中国訪問の最初の訪問地

海外市場へ初進出！ウェラリの高性能製粉設備がパキスタンに正式に納入された

フルスタックの独自開発3Dプリント産業用ソフトウェア、Milight Speedがリスクゼロで海外をリード

EOS は年間 450 台の産業用 3D プリンターを販売し、収益は 3 億 1,500 万ユーロに達します。素晴らしい言葉だ兄弟

10分で3つのセラミッククラウンを印刷する3Dプリンターは1万ドルで販売され、米国で大ヒットとなっている。