Камера лазерного сплавления порошков EPOS–SLM–Chamber

Назначение

Камера для сплавления металлических порошков с укладкой EPOS–SLM–Chamber предназначена для исследования процессов селективного лазерного плавления с защитой от окисления.

Пользователь может изучать процессы сплавления/спекания отдельных зон, «дорожек» при послойной укладке металлического порошка под лазерным излучением в вакууме/инертной атмосфере. Камера позволяет отрабатывать технологии построения, изготавливать небольшие детали из различных порошков.

В отличие от серийных SLM 3D принтеров камера обеспечивает больше возможностей для установки диагностик.

Камера может работать с различными лазерами и системами сканирования.

Камера для сплавления металлических порошков с укладкой EPOS–SLM Chamber
Камера для сплавления металлических порошков с укладкой EPOS–SLM Chamber

Рис.1. Камера для сплавления металлических порошков с укладкой EPOS – SLM – Chamber

Комплектация

Камера производства компании ООО «ЭПОС-Инжиниринг» состоит из следующих основных узлов (Рис.1, рис.2):

Вакуумная камера – изготовлена из нержавеющей стали и поддерживает предельное остаточное давление внутри камеры до 10-6мбар, максимальное избыточное давление до 0,2 ати. Камера оснащена большим числом фланцев стандарта ISO под технологические узлы и диагностики;

Система выравнивая металлического порошка – обеспечивает формирование на плоскости построения равномерного по толщине и плотности порошкового слоя посредством механизма перемещения;

Оптическое окно для ввода лазерного излучения – материал оптического окна КУ-1 (оптическое окно обладает следующими параметрами: внутренний диаметр 140 мм, чистота поверхности VI, однородность 3, двулучепреломление 2, бессвильность. 2, пузырность 2б, включения 2б);

Рабочая подложка – съемная плоскость, размером 150х100 мм для построения изделия посредством сплавления/спекания частиц металлического порошка под прямым лазерным излучением;

Механизм перемещения рабочего столика – обеспечивает плавное плоско-параллельное перемещение подложки по оси Z (от нулевого положения). Величина шага настраивается, по умолчанию задается перемещение с шагом 10 +/- 3 мкм. Это обеспечивает 100- 1000 технологических слоев порошка в базовом исполнении;

Система нижней подачи порошка – предназначена для транспортировки и дозирования пополняемой порции порошка в область построения, с дальнейшим выравниванием на плоскости при помощи ракеля;

Система выгрузки порошка – предназначена для перемещения в съемный бункер неиспользованного металлического порошка при послойной укладке;

Безмасляная система предварительной откачки камеры – предназначена для удаления из герметичного объема воздуха, неагрессивных к материалам конструкции газов, паров и парогазовых смесей от атмосферного до предельного остаточного давлений (предельное остаточное давление зависит от подобранного оборудования);

Газовая трасса с регулировкой потока – содержит канал с выравниванием потока газа над подложкой и отдельный канал для защиты окна для ввода лазерного излучения.

Смотровое окно – окно из боросиликатного стекла предназначено для визуального контроля технологического процесса, который происходит в герметичном объеме камеры.

Контрольное окно – окно из кварцевого стекла КВ предназначено для оптического контроля технологического процесса, в том числе с применением машинного зрения или спектральных приборов.

Фланцы с герметичными разъемами – для подключения контролирующих устройств, цепей постоянного, переменного (частотой до 3 МГц) и импульсного токов.

Дополнительный механизм перемещения – дополнительный герметичный привод вращения с шаговым двигателем (опция) для перемещения датчиков внутри камеры, дополнительного дозирования порошка при верхней подаче через бункер дозатор (опция).

Камера для сплавления металлических порошков с укладкой EPOS–SLM Chamber
Камера для сплавления металлических порошков с укладкой EPOS–SLM Chamber

Рис.2. Рабочая зона внутри камеры EPOS – SLM – Chamber:

1 – защитный экран; 2 – питатель; 3,4 – механизм перемещения вдоль оси Z; 5 – опорный стол; 6 – система выгрузки порошка; 7 – бункер дозатор (опция); 8 – система выравнивания металлического порошка

Оснащение

В базовом исполнении камера оснащена:

  1. Безмаслянным мембранным вакуумным насосом (до 10 мбар);
  2. Ручной регулировкой потока газа; 
  3. Перемещение подложки на глубину 10мм;
  4. Измерение температуры подложки.

– Нанесение многослойного просветляющего покрытия на оптические окна (для увеличения светопропускания на востребованный диапазон длин волн)   по согласованию с заказчиком;

– Установка дополнительных герметичных разъемов для подключения дополнительных контролирующих устройств заказчика;

– Замена стекол на специальные (пирометрическое ИК окно, окно для вакуумного УФ) для контроля плазмы факела, изображения состава атмосферы и температуры;

– Оснащение оборудованием для обеспечения рециркуляции защитного газа из рабочего пространства с дальнейшей фильтрацией и охлаждением;

– Дооснащение камеры герметичными объемами для загрузки порошка в питатель  и выгрузки неиспользуемого порошка без контакта с атмосферой;

– Дооснащение газовой трассы электронным регулятором расхода газа (РРГ) для контроля расхода рабочего газа;

– Установка системы безмасляной высоковакуумной откачки с турбомолекулярным насосом (остаточное давление до 10-6 мбар);

– Оснащение установки частичной автоматизацией;

– Нагрев камеры для обезгаживания до 1000С или подложки до 2000С;

– Оснащение  механической системой для вертикальной загрузки порошка;

– Возможна установка лазерных систем с разной длиной волны, поляризацией и оптической мощностью в зависимости от запроса заказчика.

– Оснащение камеры дополнительными фланцами или окнами по согласованию с заказчиком;

– Дооснащение газовой трассы дополнительными электронными регуляторами расхода газа (РРГ) для контролируемого смешивания различных газов;

– Обеспечение уплотнения слоя металлического порошка при помощи параллельного движения валика по координате Х;

– Оснащение установки полной автоматизацией, с построением по CAD-моделям с сохранением техпроцессов);

– Нагрев подложки до 6000С, с водяным охлаждением узлов;

– Установка системы перемещения механизмов рабочих органов, которая позволяет осуществить шаг перемещения не более 1 мкм;

– Другие размеры подложки;

– Диапазон перемещения подложки (высота зоны построения) 100 мм и более;

– Оснащение системой непрерывной вертикальной подачи порошка в питатель с его предварительной подготовкой (прогрев, сушка, просев);

– Установка лазерных систем с разной длиной волны, поляризацией и оптической мощностью в зависимости от запроса заказчика;

– Установка пирометрических или спектральных приборов.

Пример деталей, изготовленных на аналогичной камере с лазером 500 Вт.

Нержавеющая сталь. Толщина построенных стенок 0,1 мм, высота 10 мм.
Образцы для механических испытаний.
Нержавеющая сталь. Толщина построенных стенок 0,1 мм, высота 10 мм.
Образцы для механических испытаний.