Impressão 3D de sinterização direta de metal a laser (DMLS):visão geral da tecnologia

A sinterização direta a laser de metal (DMLS) pertence à categoria de fusão em leito de pó (PBF) da impressão 3D e é semelhante à tecnologia SLS. No DMLS, no entanto, pós metálicos são usados ​​em vez de pós plásticos para criar peças metálicas que podem ser usadas tanto para protótipos funcionais quanto para peças de produção.

A tecnologia de sinterização direta a laser de metal é semelhante à tecnologia de fusão seletiva a laser (SLM), mas a diferença entre os dois processos é a temperatura usada para a fusão do pó metálico. SLM, como o nome sugere, aquece o pó de metal até que ele derreta totalmente em um líquido. O DMLS não derrete o pó metálico, mas sinteriza as partículas de calor o suficiente para que suas superfícies se soldem. De qualquer forma, ambos os termos (SLM e DMLS) são frequentemente usados ​​​​de forma intercambiável na indústria de impressão 3D.

Como o DMLS funciona?

O processo de sinterização direta a laser de metal envolve seis etapas básicas:

• Etapa 1 – O processo DMLS começa cortando os dados do arquivo CAD de design 3D em camadas extremamente finas, gerando um modelo 2D para cada camada
• Etapa 2 – A máquina usa um laser óptico de alta potência, dentro da área da câmara de construção que contém gás inerte
• Etapa 3 – Há uma plataforma de distribuição de material e uma plataforma de construção junto com um rolo usado para mover o novo pó sobre a plataforma de construção camada por camada
• Etapa 4 – Ao colocar o pó na plataforma de construção, o laser inicia seu caminho para esta camada, sinterizando seletivamente o pó em um sólido. A sequência de adição e sinterização da camada de pó continua até que toda a peça esteja pronta
• Etapa 5 – Após o resfriamento, o pó de metal solto ao redor é removido da impressora. As etapas finais incluem a remoção da estrutura de suporte e outros pós-processos
• Etapa 6 – As peças DMLS podem ser tratadas como peças metálicas produzidas por metalurgia convencional para processamento posterior. Isso pode incluir usinagem, tratamento térmico ou acabamento de superfície.

Materiais para impressão 3D DMLS

Entre os materiais mais utilizados para DMLS, a Xometry oferece:

• Alumínio:como AlSiMG
• Aço:como aço ferramenta MS1, aço inoxidável 17-4, aço inoxidável 316L
• Inconel:como o Inconel 718

Vantagens da tecnologia DMLS

Ao chegar ao DMLS, estes são os fatores mais importantes que o tornam autônomo:

DMLS permite projetos complexos

A principal vantagem do DMLS é a capacidade de fabricar peças que não podem ser ou são muito caras para serem fabricadas usando técnicas tradicionais de fabricação. O potencial total do DMLS pode ser visto quando os engenheiros projetam peças com geometrias complexas, como recursos de fixação integrados, canais longos e estreitos ou estruturas de malha. O DMLS facilita montagens completas que reduzem o número de peças, o tempo de montagem e a taxa de falhas combinando várias peças em um único projeto.

Tempo de resposta rápido

O processo convencional normal requer muito tempo para configurar a ferramenta antes da fabricação, o que envolve gabaritos e acessórios, enquanto que, no DMLS, a peça pode ser impressa sob demanda sem qualquer aceleração ou ferramental, resultando em menor tempo de espera em comparação com a usinagem CNC . A combinação do lead time reduzido e o processo de prototipagem eficiente reduz o tempo de retorno. Esta é uma das maiores vantagens do DMLS.

DMLS usa componentes leves e duráveis

As peças fabricadas a partir de superligas como Inconel 718, AlSi10Mg e Cobalto-cromo, são conhecidas por serem leves em comparação com suas contrapartes usinadas convencionalmente. Como exemplo, os renomados bicos de combustível impressos em 3D da GE para sua família de motores LEAP costumavam ser feitos de 20 peças discretas provenientes de fornecedores independentes, mas usando sinterização direta a laser de metal (DMLS) resultou em um componente de peça única que é 25% mais leve e cinco vezes mais forte do que as peças originais.

DMLS permite menos desperdício

Pós metálicos intocados pelo laser podem ser reciclados e reutilizados. A reciclagem de pó também resulta em preços reduzidos. O desperdício produzido é significativamente menor em comparação com um processo convencional como o CNC, onde muitos resíduos são gerados na forma de cavacos que são produzidos como resultado da usinagem de um metal de acordo com um projeto necessário a partir de um bloco de metal e são muito difíceis de reciclar .

Considerações sobre a tecnologia DMLS

Além das vantagens do DMLS, existem algumas considerações. O maior concorrente do DMLS seriam as tecnologias tradicionais de usinagem, como o CNC.

DMLS precisa de estruturas de suporte

Como o DMLS pertence à categoria de fusão à base de pó, as estruturas de suporte são inevitáveis ​​e precisam ser removidas no final com a ajuda do pós-processamento. Durante o pós-processamento, a peça metálica impressa é tratada de forma semelhante a uma peça metálica bruta fabricada convencionalmente, o que significa que a peça fabricada pela DMLS não está pronta para uso e precisa de algum trabalho.

As peças DMLS têm um acabamento de superfície granulado

As superfícies impressas DMLS não serão tão lisas quanto as superfícies com usinagem CNC e não será tão fácil produzir as texturas de superfície desejadas. Se o pós-processamento precisar ser feito para aprimorar o acabamento e melhorar a estética, o custo também aumenta de acordo.

Produção em série cara de peças DMLS

A produção em massa ainda é um grande fator decisivo nas indústrias e é aí que o DMLS fica para trás em comparação com as técnicas tradicionais e a velocidade com que uma impressora 3D pode montar um objeto não é compatível com a linha de montagem convencional. Portanto, o DMLS é recomendado principalmente para uma unidade para um pequeno lote.

Seleção limitada de materiais

Geralmente, para impressão 3D de metal, a seleção de materiais é menor, o que pode ser um fator limitante quando são necessários materiais específicos para a peça necessária e deve ser levado em consideração ao decidir quais propriedades técnicas você deseja que seu produto tenha.

Volume de compilação limitado

Quando um tamanho de peça grande é necessário, é sempre melhor usar a usinagem CNC. Por exemplo, o tamanho de peça padrão recomendado com DMLS é de até 250 x 250 x 325 mm e para usinagem CNC, é de até 2000 x 800 x 1000 mm. A comparação de tamanho mostra claramente a incapacidade da impressão 3D na fabricação de peças enormes devido ao tamanho limitado do leito de pó.

Encolhimento e repetibilidade limitada

Com DMLS é muito difícil produzir peças idênticas devido ao processo natural de encolhimento. Por exemplo, uma peça impressa pela primeira vez e uma peça semelhante impressa pela décima vez terá pelo menos 2% de erro na direção vertical (direção Z), levando ao encolhimento. As alterações dimensionais são causadas como resultado de uma combinação de três fontes:retração térmica, retração de sinterização e expansão que surge porque as partículas de metal caem durante a sinterização.

Serviços de impressão 3D DMLS da Xometry

A Xometry Europe oferece o serviço DMLS online, para projetos de impressão 3D sob demanda. Com uma rede de mais de 2.000 parceiros em toda a Europa, a Xometry pode entregar peças de impressão 3D DMLS em até 3-5 dias. Carregue seus arquivos CAD para o Xometry Instant Quoting Engine para obter uma cotação instantânea com várias opções de fabricação disponíveis para impressão 3D DMLS.