1.Welche Rolle spielt das „3D-Drucksubstrat“?
Mechanische Unterstützung: Stützt das Teil sicher, während es während des Druckens geformt wird.
Wärmeleitung: Leitet die vom Laser-/Elektronenstrahl erzeugte enorme Wärme schnell ab und kontrolliert so thermische Spannungen und Verformungen.
Metallurgische Bindung: Bildet eine starke metallurgische Bindung mit der ersten Schicht des gedruckten Teils.
Fixierung und Positionierung: Bietet eine Referenzebene für den gesamten Druckprozess.
2. Wie machbar ist es theoretisch?
Materialkompatibilität: Wenn das zu druckende Teil aus kohlenstoffarmem Stahl oder Edelstahl besteht, kann durch die Verwendung einer kaltgewalzten Stahlspule mit der gleichen oder einer ähnlichen Zusammensetzung wie das Substrat theoretisch eine metallurgische Verbindung erreicht werden. Dies ist die wichtigste Voraussetzung.
Oberflächenebenheit: Hochwertige kaltgewalzte Coils haben eine sehr flache Oberfläche und erfüllen die strengen Anforderungen von SLM an die Ebenheit des Substrats (typischerweise im Bereich von mehreren zehn Mikrometern).
Kosten und Verfügbarkeit: Im Vergleich zu kundenspezifischen {{0}geschmiedeten oder gefrästen Substraten können kaltgewalzte-Coils mit bestimmten Spezifikationen kostengünstiger sein und eine schnellere Lieferung ermöglichen.
3.Was sind die größten Herausforderungen und Einschränkungen?
Unzureichende Dicke und Steifigkeit:
SLM-Substrate erfordern typischerweise dicke Platten (15 mm oder mehr), um der enormen thermischen Belastung standzuhalten und ein Verziehen während des Druckens zu verhindern. Standardmäßig kaltgewalzte Coils (normalerweise 0,3–3,0 mm dick) sind zu dünn, mangelhaft an Steifigkeit und sehr anfällig für Verformungen.
Interne Stressprobleme:
Kalt-gewalzte Coils weisen von Natur aus eine erhebliche innere Eigenspannung auf. Unter den hohen Temperaturwechseln des Druckprozesses wird diese interne Spannung freigesetzt und überlagert sich mit der thermischen Spannung beim Drucken, was zu starker Verformung des Substrats und sogar zu Druckfehlern führt.
Größenbeschränkungen und Befestigung:
Kalt-gewalzte Coils werden in Rollen hergestellt und müssen vor der Verwendung als flache Substrate geschnitten und ausgerichtet werden. Um sie sicher auf der beheizten Substratplattform des Druckers zu befestigen, sind spezielle und zuverlässige Klemmkonstruktionen erforderlich, um ein Verziehen der Kanten zu verhindern.
Oberflächenzustand:
Der rostschützende Ölfilm, eine leichte Oxidschicht oder die Rauheit auf der Oberfläche kaltgewalzter Coils können die Ausbreitung der ersten Pulverschicht und die anfängliche Verbindung zwischen Laser und Metall behindern und erfordern häufig eine gründliche Entfettung, Reinigung oder sogar Oberflächenbearbeitung (z. B. Fräsen).
4.Was ist der wesentliche Unterschied zwischen dieser Anwendung und „Chip-Carrier-Board“-Anwendungen?
Chipträgerplatinen: erfordern Isolierung, Hochfrequenz und Hochgeschwindigkeit sowie thermische Anpassung; Kalt-gewalzte Coils sind aufgrund ihrer Leitfähigkeit ausgeschlossen.
3D-Drucksubstrate: erfordern elektrische und thermische Leitfähigkeit, hohe Festigkeit und metallurgische Bindung; Kalt-gewalzte Coils sind aufgrund ihrer metallischen Beschaffenheit theoretisch möglich, sind jedoch durch mechanische und verfahrenstechnische Details begrenzt.
5.Was sind einige praktische Schlussfolgerungen und Vorschläge?
Für gängige SLM-Prozesse (Drucken hochwertiger-präziser-Teile):
Die Verwendung gewöhnlicher kaltgewalzter Coils als Substrate wird nicht empfohlen. Es sollten Standardsubstrate aus demselben Material verwendet werden, die speziell für den 3D-Druck geschmiedet, wärmebehandelt und gefräst wurden. Dies ist die zuverlässigste und risikoärmste -Option.
Zum Drucken großer Komponenten wie DED und WAAM:
Die Verwendung dicker Stahlplatten (möglicherweise warm-gewalzt oder normalisiert statt kalt-gewalzt) als Ablagerungsplattformen ist gängige Praxis. Hier gleicht das „Substrat“ eher einer „Werkbank“ mit vergleichsweise geringeren Leistungsanforderungen.
Für Forschung und Entwicklung oder bestimmte Szenarien:
Für kostengünstiges Prototyping oder den Druck großer, einfacher Teile aus dem gleichen Material wie kalt-gewalzte Coils können streng behandelte kalt-gewalzte Bleche verwendet werden. Die Behandlungsschritte müssen Folgendes umfassen:
Schneiden und Spannungsglühen zur Beseitigung innerer Spannungen.
Oberflächenfräsen zur Gewährleistung von Ebenheit und Sauberkeit.
Entwerfen eines zuverlässigen Vorrichtungssystems.
Durchführung gründlicher Prozesstests und -validierungen.