SLM Solutions (Deutschland) ist einer der weltweit führenden Hersteller von industriellen 3D-Druckern mit
selektiver Laserschmelztechnologie . Im Februar 2016 wurde die SLM-Repräsentanz in Moskau eröffnet. Wir haben mit Pavel Ladnov gesprochen, einem führenden technischen Experten bei SLM Solutions RUS. Das Gespräch ging auf die Implementierung additiver Technologien in einheimischen Luft- und Raumfahrtunternehmen sowie auf die von SLM Solutions angebotenen Lösungen ein.
- Wenn wir über 3D-Technologien sprechen, welchen Aufgaben stehen Luft- und Raumfahrtunternehmen gegenüber, welche Probleme sind für sie am relevantesten?- Erstens ist dies das Problem der Zertifizierung des Herstellungsprozesses auf der Basis additiver Technologien. Zweitens mangelnde Erfahrung in der Arbeit mit schwierigen Legierungen von Titan und Nickel beim selektiven Laserschmelzen (SLP). Und schließlich das Fehlen von in unserem Land weit verbreiteten Pulverzusammensetzungen, Aluminium- und Magnesiumlegierungen, Stählen usw.
- Bitte teilen Sie uns die von SLM Solutions angebotenen Lösungen mit.- Unser Unternehmen bietet eine breite Palette verschiedener Optionen und Gerätekonfigurationen, mit denen alle Kundenanforderungen optimal erfüllt werden können. Die Modelle SLM 280HL und SLM 500HL verwenden Mehrlasersysteme mit einer Leistung von jeweils 700 Watt - dies ist nur für
Luftfahrtthemen interessant. Diese Option bietet (zum Beispiel beim SLM 280HL) eine Produktivitätssteigerung von bis zu 30 Prozent bei Aluminiumlegierungen im Vergleich zu einer ähnlichen Installation, jedoch mit zwei 400-W-Lasern. Um die mit der Zertifizierung der Teilefertigungstechnologie verbundenen Probleme zu lösen, sind die Geräte des Unternehmens optional mit Überwachungssystemen für die tatsächliche reale Laserleistung und Systemen zur Überwachung der Emission von Wärmestrahlung aus dem Schmelzbad ausgestattet. Es ist zu beachten, dass das Qualitätskontrollsystem der abgelagerten und verschmolzenen Schicht und das System zum Streamen von Aufzeichnungsprotokolldateien des Installationsprozesses in der Grundausstattung enthalten sind. SLM Solutions arbeitet auch ständig daran, das Angebot des Unternehmens an
Metallpulvern zu erweitern.
- Was sind die Besonderheiten des Einsatzes von 3D-Technologien in der Luft- und Raumfahrtindustrie?- Zunächst einmal handelt es sich um ein striktes Zertifizierungsverfahren. Die Qualität eines durch selektives Laserschmelzen erhaltenen Teils wird durch vier Hauptfaktoren bestimmt.
1. Die Qualität des 3D-Druckers.
Dies wird sichergestellt: durch Durchführung und Analyse von Testarbeiten vor dem Versand des Geräts an den Kunden und nach der Installation des Geräts auf dem Gebiet des Kunden sowie durch Regulierung der Kalibrierungs- und Wartungsverfahren.
2. Die Qualität des Prozesses der Bauteile.
Bereitgestellt durch: Regelung von Prozessparametern und Geräteeinstellungen.
3. Die Qualität der Arbeit mit Geräten.
Es wird bereitgestellt: durch Regulierung der Verfahren für die Arbeit mit Geräten und der äußeren Bedingungen des Raums für den Gerätebetrieb; das Ausbildungsniveau der Additivinstallateure.
4. Die Qualität des verwendeten Materials.
Es wird bereitgestellt durch: Eingabekontrolle und Prüfung des Materials, Regulierung der Lagerung, Transport, Arbeit mit dem Material.
Auf dieser Grundlage kann man sich vorstellen, wie mühsam der Zertifizierungsprozess für alle vier dieser Parameter sein kann, um ein zertifiziertes Teil zu erhalten.
Ein weiteres wichtiges Merkmal der Anwendung der selektiven Laserschmelztechnologie insbesondere in der Luft- und Raumfahrt ist die Arbeit mit technologisch schwierigen Materialien wie Titan und Nickellegierungen. Diese Legierungen neigen zur Bildung von Eigenspannungen, was zu Verwerfungen von Teilen und sogar zu Rissen führt.
Die Geometrie von Luft- und Raumfahrtteilen ist häufig mit dünnen Wänden, komplexen komplexen Formen und zellulären Strukturen gefüllt, während sich die Standardparameter für das vom Gerätehersteller bereitgestellte Material auf das „durchschnittliche“ Teil beziehen, das nicht zu groß und nicht zu dünn ist. Es besteht ein offensichtlicher Bedarf, die Parameter des Konstruktionsprozesses nicht nur für das Material im Allgemeinen, sondern auch für Teile mit einer charakteristischen Geometrie vorab zu erarbeiten. Wenn Sie diese Funktion nicht verstehen, werden Sie manchmal verwirrt, wenn Sie der Meinung sind, dass ein 3D-Drucker ein qualitativ hochwertiges Teil produzieren sollte, indem Sie auf die Schaltfläche Start klicken, ohne den Prozess vorher zu erläutern.
- Auf welcher Ebene ist es jetzt möglich, additive Technologien in der Luftfahrt einzusetzen - Labortests, Herstellung von Einzelteilen, Produktion in kleinem Maßstab oder vollwertige additive Produktion in der Kette des allgemeinen technologischen Prozesses im Unternehmen?- Additive Technologien in der Luftfahrt ermöglichen es, den Buy-to-Fly-Koeffizienten, dh das Verhältnis zwischen der Menge des gekauften Materials und der Menge des Materials im fertigen Teil, das „fliegt“, drastisch zu reduzieren. Sie ermöglichen es auch, bisher unerreichte Funktionen einzelner Teile und Komponenten zu erreichen, leichte und langlebige Teile herzustellen und dadurch die Nutzlast des Flugzeugs zu erhöhen. Wie ich bereits sagte, sind schwerwiegende Probleme im Zusammenhang mit der Zertifizierung und der Gewährleistung der Stabilität des Produktionsprozesses jedoch noch nicht vollständig gelöst.
SLM Solutions verfügt über ein großes Kundenportfolio aus der Luftfahrtindustrie. Alle testeten die Teile zunächst im Labor, woraufhin einige Kunden die
3D-Technologie zur Herstellung von Einzel- und Kleinteilen einsetzen konnten. Die additive Vollzyklusproduktion in einem Luftfahrtunternehmen ist eine Frage der nahen Zukunft.
- Ist SLM-Ausrüstung die ultimative Lösung? Oder benötigen Sie eine separate Software, um den Druck, die Nachbearbeitung usw. vorzubereiten? Was raten Sie Kunden in diesem Fall?„Die Ausrüstung von SLM ist in erster Linie ein Werkzeug, ein Mähdrescher, wenn Sie möchten, um verschiedene Produktionsaufgaben im Bereich des 3D-Drucks mit Metallen zu lösen. Sie können eine Analogie mit der Photoshop-Software ziehen, die eine Vielzahl von Einstellungen und Anwendungsfällen enthält, und jeder Benutzer wählt genau das aus, was er zur Lösung eines bestimmten Problems benötigt. Ja, definitiv ist SLM-Ausrüstung Photoshop auf dem Markt für selektive Laserschmelzanlagen.
Je nach Aufgabe kann das Tool sowohl die endgültige als auch die Zwischenlösung sein. Natürlich erfordern die Probleme im Zusammenhang mit dem Teiledesign, der
topologischen Optimierung und dem generativen Design die Verwendung von Software von Drittanbietern, um das endgültige Quellmodell des Teils zu erhalten. Die Vorbereitung der Teile für den Druck erfolgt mit der mit dem Gerät gelieferten Software und dem Postprozessor. Es ist keine zusätzliche Software erforderlich.
Aufgrund der Art des selektiven Laserschmelzprozesses können Teile aus Materialien wie Nickel, Titanlegierungen und Werkzeugstählen eine zusätzliche Wärmebehandlung oder HIP-Behandlung erfordern.
Der Prozess des selektiven Laserschmelzens kann nicht auf hochpräzise Prozesse zurückgeführt werden, und die Oberflächenqualität von Teilen ist vergleichbar mit dem
Gießen auf verbrannte und verlorene Wachsmuster . Daher müssen die Strukturelemente von Teilen mit höheren Anforderungen an die Rauheit und Ebenheit der Oberfläche einer anschließenden Endbearbeitung unterzogen werden.
- Was ist SLM Solutions in technischer Hinsicht den Wettbewerbern überlegen?- Der Hauptvorteil von SLM Solutions-Geräten ist die höchste Leistung ihrer Klasse dank des patentierten Mehrlasersystems, der Verwendung von 700-Watt-Lasern und der Abscheidung von Schichten in zwei Richtungen.
Weitere Vorteile sind ein offenes System zum Einstellen von Geräteparametern, einfache Wartung, ein leistungsstarker Postprozessor und die Verfügbarkeit von Steuerungssystemen für Parameter des Bauprozesses mit der Möglichkeit, Daten zu speichern, eine breite Palette von Konfigurationen von Installationen und Peripheriegeräten.
- Welche Metallpulver werden im 3D-Druck verwendet? Können SLM 3D-Drucker Metallpulver anderer Hersteller verwenden?- SLM Solutions-Einheiten können mit fast allen Materialien arbeiten. Das Angebot an Metallpulvern des Unternehmens umfasst nicht nur im SLP-Verfahren weit verbreitete Legierungen wie TiAl6V4, 316L, IN718, AlSi10Mg, sondern auch auf dem Markt für 3D-Druckdienstleistungen wie Invar36 mit einem niedrigen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten und Zinnbronzen CuSn10 recht selten .
Grundsätzlich werden Pulver für das SLP-Verfahren durch Gas- oder Plasmazerstäubungsverfahren erhalten. Eine wichtige Bedingung ist die Kugelform der Partikel und das Fehlen von Satelliten. Aus betrieblicher Sicht stellen die SLP-Anlagen die strengsten Anforderungen an die Fließfähigkeit des Pulvers. Um eine gute Fließfähigkeit zu erreichen, können sowohl die Kugelform der Partikel als auch eine bestimmte fraktionierte Zusammensetzung erreicht werden. Grundsätzlich haben Pulver für das SLP-Verfahren eine Partikelgröße im Bereich von 10-63 μm und eine Single-Mode-Verteilung.
- Was können Sie über die Qualität der in Russland hergestellten Pulver sagen (sofern diese bereits auf dem Markt angeboten werden)?- Es fällt mir schwer, die Qualität russischer Pulver zu beurteilen, da ich mich nicht speziell mit diesem Thema befasst habe. Ich möchte jedoch darauf hinweisen, dass wir Kunden haben, die Haushaltspulver verwenden und im Prinzip die erforderliche Qualität der Teile liefern. Manchmal liegt das Problem weniger im Pulver als in der korrekten Durchführung der Arbeiten zur Optimierung der Parameter des Bauprozesses für ein bestimmtes Material. Der Schlüssel zur Verwendung von Pulver in SLM Solutions-Installationen ist ein guter Pulverfluss, und Sie können mit dem Rest arbeiten.
- Lassen Sie uns über die Aussichten sprechen, in Ihrem Unternehmen neue Technologien, Geräte und Materialien zur Lösung von Problemen in der Luft- und Raumfahrtindustrie zu entwickeln.- Zunächst möchte SLM Solutions als Hersteller von Geräten das Design von Installationen für SLP verbessern, um sie bequemer und produktiver zu gestalten. Derzeit wird daran gearbeitet, die Überwachungssysteme für den Bauprozess zu verbessern - dies ist nur für die Zertifizierung der Technologie in der Luftfahrt wichtig - und die Peripheriegeräte zu verbessern. Ein weiterer Arbeitsbereich betrifft das Testen der Parameter des SLP-Prozesses für neue Legierungsgruppen - die Erweiterung des Pulverspektrums. Die SLP-Technologie ist sehr flexibel und variabel, es gibt viele vielversprechende Bereiche.
- Was könnten Sie noch mit unseren Blog-Lesern teilen?- Ich möchte so etwas Wichtiges sagen. Additive Technologien sind natürlich die Zukunft, aber sie sind kein Allheilmittel, eine universelle Methode zur Herstellung von Teilen. Journalisten übertreiben manchmal gern vorhandene Möglichkeiten, aber Ingenieure müssen verstehen: Jede Methode hat ihre eigenen Einschränkungen in Bezug auf die Anwendbarkeit - technologische, wirtschaftliche, technische und andere.
Das selektive Laserschmelzen ermöglicht es Ihnen zwar, über den üblichen Ansatz bei der Konstruktion von Teilen hinauszuschauen, bietet bestimmte Vorteile, die jedoch nur realisiert werden, wenn der Anwender der Technologie die Grenzen ihrer Anwendbarkeit kennt - in Bezug auf Materialien, Konstruktion und Wirtschaftlichkeit des Produktionsprozesses.
Der 3D-Druck sollte als eine andere Version der Technologie zur Herstellung von Produkten neben der mechanischen und plastischen Verarbeitung, dem Gießen und dem Schweißen betrachtet werden. Wägen Sie bei der Auswahl der Optionen für den Produktionsprozess die Vor- und Nachteile sorgfältig ab.