Doğrudan Metal Lazer Sinterleme (DMLS) 3D Baskı: Teknolojiye Genel Bakış

Bu makale, doğrudan metal lazer sinterleme teknolojisinin nasıl çalıştığı, hangi malzemeler için uyumlu olduğu, avantajları ve sınırlamaları hakkında bilmeniz gereken her şeyi özetlemektedir.

Direct metal laser sintering (DMLS), 3D baskı teknolojileri içerisinde toz yatağı füzyonu (PBF) kategorisine aittir ve SLS teknolojisiyle benzerlikler taşır. Bununla birlikte, DMLS yönteminde hem işlevsel, talebinize uygun prototipler hem de metal nihai kullanım parçaları üretmek için plastik tozlar yerine metal tozlar kullanılır.

Doğrudan metal lazer sinterleme teknolojisi, Seçici lazer eritme (SLM) teknolojisine benzese de bu iki işlem arasındaki fark, metal tozu füzyonu için kullanılan sıcaklıktır. SLM, adından da anlaşılacağı gibi, metal tozunu tamamen ergitip sıvı faza geçene kadar ısıtır. DMLS ise metal tozunu ergitmez, ancak parçacıkların birbirleri arasında kaynak yapmasını sağlamak için yeterince sinterler. Bu her iki terim de (SLM ve DMLS) 3D baskı endüstrisinde sıklıkla birbirinin yerine kullanılabilmektedir.

DMLS Nasıl Çalışır?

Direct metal laser sintering işlemi altı temel adım içerir:

  • 1. Adım – DMLS işlemi, 3D tasarım CAD dosyası verilerini son derece ince, tek katmanlara dilimleyerek başlar ve her katman için bir 2D model oluşturur.
  • 2. Adım – Makine, inert gaz içeren yapı haznesi içinde yüksek güçlü optik lazer kullanır.
  • 3. Adım – Bu adımda yeni toz parçacıklarını yapı haznesi üzerinde katman katman hareket ettirmek için kullanılan bir merdane yardımıyla malzeme dağıtım platformu ve bir üretim platformu vardır.
  • 4. Adım – Tozu, üretim platformu üzerine serdikten sonra lazer ışını, tozu katı hale sinterleyerek bir katmanı oluşturmak için harekete başlar. Yeni toz katmanı ekleme ve sinterleme dizisi, tüm parça tamamlanana kadar devam eder.
  • 5. Adım – Soğutma işleminden sonra, modele yapışmayan gevşek metal tozları yazıcıdan sökülür. Son adımda ise destek yapıları kaldırılır ve diğer ardıl işlemler uygulanır.
  • 6. Adım – DMLS 3D baskı teknolojisi ile üretilen parçalara, geleneksel metal işleme teknikleri ile üretilen metal parçalar gibi ardıl işlemler uygulanabilir. Yapılabilecek işlemler, ısıl işlem uygulamaları veya yüzey işleme tekniklerini de içerir.

DMLS 3D Baskı Malzemeleri

DMLS için en yaygın kullanılan malzemeler arasından Xometry Türkiye aşağıdaki seçimleri sunar:

  • Alüminyum: AlSiMG gibi
  • Çelik: MS1 Takım Çeliği, 316L Paslanmaz Çelik
  • Inconel: Inconel 718 gibi

DMLS Teknolojisinin Avantajları

DMLS teknolojisini diğerlerinden farklı kılan en önemli faktörler şunlardır:

DMLS ile karmaşık tasarımlar mümkündür

DMLS’nin asıl avantajı, geleneksel üretim teknikleri kullanılarak yapılamayan veya yapılması çok maliyetli olan parçaları üretebilme yeteneğidir. Mühendisler DMLS’nin tam potansiyeline entegre bağlantı özellikleri, uzun ve dar kanallar veya mesh yapıları gibi karmaşık geometrilere sahip parçalar tasarlarken ulaşabilir. DMLS, birden fazla parçayı tek bir tasarımda birleştirerek parça sayısını, montaj süresini ve arıza oranını azaltarak kompleks montajları kolaylaştırır.

Prototype example built with DMLS 3D printing
DMLS 3D baskı ile oluşturulmuş prototip örneği

Hızlı üretim süreleri

Geleneksel imalat prosesinde, aparat, takım ve fikstür üretimi çok zaman gerektirirken, DMLS ile üretilen parça, herhangi bir ekipmana ihtiyaç olmadan talep üzerine üretilerek CNC işlemeye kıyasla daha kısa bir teslim süresi sağlar. Bu şekilde, kısaltılmış teslim süreleriyle daha verimli prototipler oluşturulabilir. Bu, DMLS teknolojisinin en büyük avantajlarından biridir.

DMLS, hafif ve dayanıklı bileşenler üretir

Inconel 718, AlSi10Mg ve Kobalt-krom gibi süper alaşımlardan üretilen parçaların, geleneksel olarak işlenmiş muadillerine kıyasla hafif olduğu bilinmektedir. Örneğin, GE’nin LEAP motor ailesi için 3D baskıyla üretilen yakıt tabancaları, bağımsız tedarikçilerden gelen 20 ayrı parçadan oluşuyordu. Ancak doğrudan metal lazer sinterleme (DMLS) teknolojisi kullanılarak yüzde 25 daha hafif ve orijinal parçadan beş kat daha güçlü olan yekpare bir bileşen elde edilmiştir.

DMLS daha az fire verir

Lazerin dokunmadığı metal tozlar geri dönüştürülebilir veya yeniden kullanılabilir. Tozların geri dönüştürülmesi de maliyetlerin azalmasını sağlar. Ortaya çıkan atık, geri dönüştürülmesi çok zor olan talaşlarla daha fazla atığın çıktığı talaşlı imalat gibi geleneksel bir yönteme kıyasla önemli ölçüde daha azdır.

DMLS Teknolojisi ile İlgili Hususlar

DMLS 3D baskının avantajlarının yanı sıra, dikkate almamız gereken birkaç husus daha vardır. DMLS metal 3D baskının en büyük rakibi, talaşlı imalat gibi geleneksel işleme teknolojileri olacaktır.

DMLS destek yapılarına ihtiyaç duyar

DMLS, toz yatak füzyon kategorisine ait olduğu için, destek yapıları oluşturmaya duyulan ihtiyaç kaçınılmazdır ve yapılan ardıl işlemler ile sökülmesi gerekir. Ardıl işlemler, geleneksel yöntemlere benzer şekilde uygulanır ve bu durum DMLS 3D baskı ile üretilen parçanın kullanıma tam olarak hazır olmadığı ve üzerinde biraz daha çalışılması gerektiği anlamına gelir.

DMLS parçaları pütürlü bir yüzeye sahiptir

DMLS 3D baskı ile üretilen parça yüzeyi, talaşlı imalat ile işlenen yüzeyler gibi az pürüzlü olmayacak ve istenen yüzey dokusunu elde etmek zor olacaktır. Yüzey dokusunu iyileştirmek ve estetik görünümü artırmak için ardıl işlemler yapılması gerektiğinde maliyet de buna göre artacaktır.

DMLS’nin tanecikli yapısı
DMLS’nin tanecikli yapısı

DMLS parçalarının seri üretimi

Seri üretim, endüstri dünyasında hala çok büyük bir karar verme faktörüdür. Bu durum geleneksel tekniklerle karşılaştırıldığında ise DMLS biraz zayıf kalır. Bir 3D yazıcının bir parçayı üretme hızı, geleneksel montaj hattıyla boy ölçüşemez. Bu nedenle DMLS ile üretim, esas olarak tek bir birimden küçük serilere kadar önerilir.

Sınırlı malzeme seçimi

Genel olarak, metal 3D baskı için kullanılabilecek malzeme sayısı geleneksel imalat teknolojilerine kıyasla daha azdır. Bu durum, gerekli parça için belirli malzemelere ihtiyaç duyulduğunda sınırlayıcı bir faktör olabilmektedir ve ürünün hangi teknik özelliklere sahip olacağına karar verirken dikkate alınmalıdır.

Sınırlı üretim hacmi

Büyük boyutlar gerektiğinde, talaşlı imalat her zaman daha iyi bir seçenektir. Örneğin, DMLS ile önerilen standart parça boyutu 250 x 250 x 325 mm’ye kadar iken CNC işleme için 2000 x 800 x 1000 mm’ye kadardır. Boyut karşılaştırması yaparken, sınırlı toz yatağı boyutundan dolayı, 3D baskı teknolojisinin büyük parçaların üretimindeki yetersizliği açıkça görülmektedir.

DMLS’de çekme ve sınırlı tekrarlanabilirlik

DMLS teknolojisinde, boyutlardaki doğal çekme sorunu sebebiyle aynı parçaları üretmek çok zordur. Örneğin, ilk kez 3D baskı ile üretilen bir parça ve 10. kez üretilen aynı parça, dikey yönde (Z yönü) en az %2 hataya sahip olacak ve bu da çekmeye neden olacaktır. Boyutsal değişiklikler; termal çekme, sinterleme çekmesi ve sinterleme sırasında metal parçacıkların düşmesi nedeniyle ortaya çıkan genleşme olarak üç ayrı sorun olarak ortaya çıkabilir. 

DMLS, AlSi10Mg, basıldığı gibi

DMLS, AlSi10Mg, basıldığı gibi

DMLS, AlSi10Mg, basıldığı gibi

Xometry Metal 3D Baskı Hizmetleri

Xometry Türkiye, talebe özel 3D baskı projeleriniz için online DMLS hizmeti sunar. Tüm Avrupa ve Türkiye’de 2.500’den fazla üreticiden oluşan bir ağ ile Xometry, DMLS 3D baskı parçalarını ortalama 10 – 14 gün içerisinde teslim edebilmektedir. DMLS 3D baskı için çeşitli üretim seçenekleriyle anlık fiyat teklifi almak için CAD dosyalarınızı Xometry Anlık Fiyat Motoru’na yükleyin.

Comment(0)