ダイレクト メタル レーザー シンタリング (DMLS) 3D プリント:技術の概要

ダイレクト メタル レーザー焼結 (DMLS) は、3D プリントのパウダー ベッド フュージョン (PBF) カテゴリに属し、SLS 技術に似ています。ただし、DMLS では、プラスチック粉末の代わりに金属粉末を使用して、機能プロトタイプと生産部品の両方に使用できる金属部品を作成します。

直接金属レーザー焼結技術は、選択的レーザー溶融 (SLM) 技術に似ていますが、両方のプロセスの違いは、金属粉末の融合に使用される温度です。 SLM は、名前が示すように、完全に溶けて液体になるまで金属粉末を加熱します。 DMLS は金属粉末を溶かすのではなく、熱粒子を十分に焼結して、それらの表面が互いに溶接されるようにします。とにかく、両方の用語 (SLM と DMLS) は、3D 印刷業界ではしばしば同じ意味で使用されます。

DMLS はどのように機能しますか?

ダイレクト メタル レーザー焼結プロセスには、次の 6 つの基本ステップが含まれます。

• ステップ 1 – DMLS プロセスは、3D 設計 CAD ファイル データを単一の非常に薄いレイヤーにスライスし、各レイヤーの 2D モデルを生成することから始まります
• ステップ 2 – マシンは、不活性ガスを含むビルド チャンバー エリア内で高出力の光学レーザーを使用します
• ステップ 3 – 材料ディスペンス プラットフォームとビルド プラットフォームがあり、新しいパウダーをビルド プラットフォーム上でレイヤーごとに移動するために使用されるローラーと一緒に
• ステップ 4 – ビルド プラットフォーム上に粉末を配置すると、レーザーがこの層への経路を開始し、粉末を選択的に焼結して固体にします。粉末層の追加と焼結のシーケンスは、パーツ全体が完了するまで続きます
• ステップ 5 – 冷却後、周囲のばらばらの金属粉末がプリンタから取り除かれます。最後のステップには、サポート構造の除去とその他の後処理が含まれます
• ステップ 6 – DMLS 部品は、従来の金属加工で製造された金属部品と同様に処理して、さらに加工することができます。これには、機械加工、熱処理、または表面仕上げが含まれる場合があります。

DMLS 3D プリント用の材料

DMLS で最も一般的に使用される素材の中で、Xometry は以下を提供します。

• アルミニウム:AlSiMG など
• 鋼:工具鋼 MS1、ステンレス鋼 17-4、ステンレス鋼 316L など
• インコネル:インコネル 718 など

DMLS テクノロジーの利点

DMLS をスタンドアロンにする最も重要な要素は次のとおりです。

DMLS で複雑な設計が可能

DMLS の主な利点は、従来の製造技術では製造できない、または高価すぎて製造できない部品を製造できることです。 DMLS の可能性は、エンジニアが統合された締結機能、細長いチャネル、メッシュ構造などの複雑な形状の部品を設計するときに見ることができます。 DMLS は、複数の部品を 1 つの設計に組み合わせることで、部品数、組み立て時間、故障率を削減するオールインワン アセンブリを促進します。

短納期

通常の従来のプロセスでは、治具や治具を使用して製造前にツールをセットアップするのに多くの時間を必要としますが、DMLS では、ランプアップやツールを使用せずに部品をオンデマンドで印刷できるため、CNC 機械加工に比べてリード タイムが短くなります。 .短縮されたリードタイムと効率的なプロトタイピング プロセスの組み合わせにより、ターンアラウンド タイムが短縮されます。これは、DMLS の最大の利点の 1 つです。

DMLS は軽量で耐久性のあるコンポーネントを使用します

インコネル 718、AlSi10Mg、コバルトクロムなどの超合金から製造された部品は、従来の機械加工された部品と比較して軽量であることが知られています。一例として、GE の有名な 3D プリント製燃料ノズル LEAP ファミリー エンジンは、以前は独立したサプライヤーから提供された 20 個の個別部品から製造されていましたが、ダイレクト メタル レーザー焼結 (DMLS) を使用することで、25% 軽量化された一体型コンポーネントが実現しました。元のパーツよりも 5 倍強力です。

DMLS による無駄の削減

レーザーに触れていない金属粉末は、リサイクルして再利用できます。粉体のリサイクルにより、価格も下がります。生成される廃棄物は、金属ブロックから必要な設計に従って金属を機械加工した結果として生成されるチップの形で大量の廃棄物が生成される CNC のような従来のプロセスと比較して大幅に少なく、リサイクルが非常に困難です。 .

DMLS テクノロジーに関する考慮事項

DMLS の利点とは別に、考慮すべき点がいくつかあります。 DMLS の最大の競合相手は、CNC などの従来の機械加工技術です。

DMLS にはサポート構造が必要

DMLS は粉末ベースの融合カテゴリに属しているため、サポート構造は避けられず、後処理の助けを借りて最終的に削除する必要があります。後処理中、金属印刷部品は従来の方法で製造された未加工の金属部品と同様に処理されます。つまり、DMLS で製造された部品は使用する準備ができておらず、何らかの作業が必要です。

DMLS パーツの表面仕上げは粗い

DMLS で印刷された表面は、CNC 機械加工による表面ほど滑らかではなく、目的の表面テクスチャを簡単に作成することもできません。仕上げを強化し美観を向上させるために後処理を行う必要がある場合、それに応じてコストも増加します。

DMLS 部品の高価な連続生産

大量生産は業界全体で依然として大きな決定要因であり、これはDMLSが従来の技術と比較して遅れをとっており、3Dプリンターがオブジェクトを組み立てる速度は従来の組み立てラインに匹敵しません.したがって、DMLS は主にユニットから小さなバッチに推奨されます。

限られた素材の選択

一般に、金属 3D プリントの場合、材料の選択は少なくなります。これは、必要な部品に特定の材料が必要な場合に制限要因になる可能性があり、製品に必要な技術的特性を決定する際に考慮する必要があります。

限定ビルド ボリューム

大きな部品サイズが必要な場合は、常に CNC 加工を使用することをお勧めします。たとえば、DMLS で推奨される標準部品サイズは最大 250 x 250 x 325 mm で、CNC 加工では最大 2000 x 800 x 1000 mm です。サイズの比較は、粉末ベッドのサイズが限られているため、3D プリントで巨大な部品を製造できないことを明確に示しています。

収縮と限られた再現性

DMLS では、自然な収縮プロセスのため、同一の部品を製造することは非常に困難です。たとえば、最初に印刷されたパーツと 10 回目に印刷された同様のパーツは、垂直方向 (Z 方向) に少なくとも 2% の誤差があり、収縮につながります。寸法変化は、熱収縮、焼結収縮、および焼結中に金属粒子が落下するために発生する膨張の 3 つの要因の組み合わせの結果として発生します。

Xometry の DMLS 3D プリント サービス

Xometry Europe は、オンデマンド 3D プリント プロジェクト向けにオンラインで DMLS サービスを提供しています。ヨーロッパ全土に 2,000 を超えるパートナーのネットワークを持つ Xometry は、最大 3 ～ 5 日で DMLS 3D プリント部品を配送できます。 CAD ファイルを Xometry Instant Quoting Engine にアップロードして、DMLS 3D プリントで利用可能なさまざまな製造オプションの即時見積もりを取得します。