DMLS如何用于生产可靠的金属零件

假设您刚刚将零件设计的3D CAD模型上传到protolabs.co.uk。它可以是任何东西，从下一个最大的渔船螺旋桨到印地赛车的进气口。Protolabs的添加剂技术人员可以将电子梦想变成物理现实，只需几个相对快速的步骤:

1. CAD模型被数字化切割成薄如纸的层，并设计了任何所需的支撑结构，以帮助激光烧结过程。然后将文件上传到我们的DMLS机器上。
2. 粉末床由四种高强度合金之一填充:铝、不锈钢、马氏体时效钢和钛。然后在构建平台上分布所选材料的薄层。
3. 当构建开始时，大功率激光器开始工作，绘制出这批部件的底层，以及构建过程所需的任何临时支撑结构。
4. 橡胶刮擦器在零件上刮另一层薄薄的金属粉末，然后重复激光过程。
5. 一旦完成，几乎完成的部分被从构建室。构建支撑被移除，然后可以根据客户需求进一步处理部件。

这本质上就是DMLS。与其他添加工艺一样，零件质量非常依赖于合理的构建策略。首先，DMLS需要支撑结构来在构建部件时将特性固定在适当的位置。没有它们，平坦的区域可能会卷曲——t型会变成Y型，餐盘会变成馅饼盘。在大多数情况下，Protolabs客户可以将支撑放置留给DMLS专家，但应该理解，在构建过程中，未支撑的表面确实倾向于翘曲，并且需要二次后期处理来锯、磨或加工这些支撑。

公差和表面光洁度

零件公差是另一个设计考虑因素。高分辨率DMLS的层厚为0.03mm，可以生产相当精确的零件，公差为0.1mm，表面光洁度与砂型铸造相似。如果您需要更平滑的表面处理，Protolabs提供了许多整理操作，包括喷珠，手工抛光和绘画。

对于那些担心激光烧结零件的冶金性能的人，不必担心。DMLS使用激光能量来熔化单个金属颗粒。光束的每一次通过都与前一次重叠，并直接将下面的层重新熔化，将金属融合成均匀的质量，其密度为常规成形材料的99%。

通过一次“绘制”一层来创建复杂的内部特征的能力为以前不可能的部件设计打开了大门。使用DMLS可以大大简化复杂结构和多部件装配。例如,通用航空通过使用DMLS，将喷油器组件的零件数量从18个减少到1个，并预计到2020年将以这种方式生产超过10万个激光烧结零件。随着合金种类的增加，DMLS在航空航天、医疗和消费行业的应用越来越广泛——从骨科植入物和手术工具到燃气轮机和排气部件，今天都在生产原型和量产。这里的信息是，那些了解如何利用金属激光烧结技术的人可以轻松制造高度复杂的金属零件，同时减少总体材料清单(BOM)。

这种理解部分来自于对DMLS工作原理的了解。因为零件是分层建造的，所以所谓的“楼梯踏步”将发生在有角度的表面上——例如，金字塔形零件的侧面将比立方体的侧面更粗糙。Protolabs将尝试调整零件构建的方向，以尽量减少这种影响，但在提交零件设计时指出任何关键表面或特征是很重要的，所以这些可以放在水平构建平面上。应尽可能避免过厚的部分，因为这会增加建造时间并增加内部材料应力。如果需要非常接近的公差孔或特征，设计应包括后续扩孔或二次加工的额外材料。与往常一样，如果有任何问题，建议与Protolabs的应用工程师进行对话。

请记住，DMLS并不一定是加工的更快、更简单的替代品。零件尺寸是有限的，因为即使是大尺寸的DMLS机器在Protolabs最大也只有250mm立方左右。这样做的好处是，整个体积都可以利用——如果你想用316不锈钢生产1000个显微手术器械，DMLS可以一次制造出来。一次熔化一层超薄金属的过程也不是特别快——我们的仪器可能需要几天的时间来建造。对于许多零件，数控加工仍然是最经济的选择。对于其他方面，DMLS可以提供许多优势，其中最主要的是设计灵活性。

放松

如果你正在考虑尝试DMLS，另一个建议是:如果零件是空心的，激光烧结的速度要快得多，成本也要低得多。除非你在寻找世界上最昂贵的镇纸，否则没有理由融化每一平方英寸的粉末层，因为所需要的只是勾勒出足够的轮廓，以确保其结构的完整性。出于这个原因，DMLS是产品设计师的一个很好的选择，与机械加工相比，轻量化会增加加工时间和成本，DMLS则相反，随着零件重量的下降，它的成本会降低。

对于飞机和汽车制造商来说，这一点很重要，因为在这些地方，每一盎司的燃料都很重要。如前所述，DMLS生产轻质材料(如铝和钛)的复杂部件。

最终，零件设计是决定哪种工艺最好的关键因素。由于其复杂的三维形状，微型手术器械可以很好地使用激光烧结，而包含简单特征的部件-安装支架，集成块，电子外壳和许多其他部件可以很容易地以较小的体积加工。无论你走哪条路，这都是金属制造的一个勇敢的新世界，Protolabs装备精良，可以帮助你探索。

有关DMLS的更多信息，请阅读我们的综合文章3D打印的白纸，或致电+44(0)1952 683047或与我们的应用工程师联系(电子邮件保护)．