मेटल SLS में कौन-से सपोर्ट मटेरियल उपयोग होते हैं और उन्हें हटाना कितना कठिन है?

इंजीनियरिंग दृष्टिकोण से, जिसे कई लोग “मेटल SLS” कहते हैं, वास्तव में यह लेज़र पाउडर बेड फ्यूजन प्रक्रियाओं जैसे DMLS मेटल 3D प्रिंटिंग या SLM मेटल एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग को संदर्भित करता है। पॉलीमर SLS के विपरीत, ये प्रक्रियाएँ उसी धातु पाउडर से बनी समर्पित सपोर्ट संरचनाओं पर निर्भर करती हैं जो भाग में उपयोग किया जाता है। ये सपोर्ट थर्मल प्रबंधन और विकृति नियंत्रण के लिए आवश्यक होते हैं, लेकिन इनका हटाना और पोस्ट-प्रोसेसिंग एक जटिल कार्य होता है।

मेटल SLS में उपयोग किए जाने वाले सपोर्ट के प्रकार

मेटल पाउडर बेड फ्यूजन कई प्रकार के सपोर्ट स्टाइल का उपयोग करता है: बड़े ओवरहैंग्स के लिए ठोस ब्लॉक सपोर्ट, हटाने में आसान और कठोरता का संयोजन करने वाले लैटिस या “मैट्रिक्स” सपोर्ट, और पतली विशेषताओं के लिए सुई या पेड़ जैसी संरचनाएँ। ये सभी भाग की तरह ही मिश्र धातु से परत-दर-परत बनाए जाते हैं, जिससे एक धातुकर्मीय बंधन बनता है।

बिल्ड एक मोटे बेस प्लेट पर शुरू होता है, और भाग तथा सपोर्ट दोनों की पहली परतें सीधे इस प्लेट से जुड़ जाती हैं। एक बार जब निर्माण पूरा हो जाता है और अतिरिक्त पाउडर हटा दिया जाता है, तो पहला चरण भाग-सपोर्ट असेंबली को बेस प्लेट से अलग करना होता है, जो आमतौर पर बैंडसॉ या वायर EDM द्वारा किया जाता है। उसके बाद तकनीशियन शेष सपोर्ट नेटवर्क को हटाने का कार्य शुरू करते हैं।

मेटल सपोर्ट की आवश्यकता क्यों होती है

धातु प्रक्रियाओं में, सपोर्ट केवल ज्यामितीय कारणों के लिए नहीं बल्कि थर्मल और धातुकर्मीय स्थिरता के लिए भी आवश्यक होते हैं। लगभग 45° से कम कोण वाले ओवरहैंग्स, पतली दीवारें और लंबी ब्रिज संरचनाएँ कठोर एंकर के बिना विकृत या टूट सकती हैं। सपोर्ट हीट सिंक की तरह कार्य करते हैं, जो पिघले हुए क्षेत्र से ऊर्जा को दूर ले जाते हैं और अवशिष्ट तनाव को कम करते हैं, जिससे विकृति या डिलैमिनेशन रोका जा सकता है।

उच्च प्रदर्शन मिश्र धातुओं जैसे Inconel 718 घटक अत्यधिक थर्मल लोड का सामना करते हैं, जिससे सपोर्ट डिज़ाइन अत्यंत महत्वपूर्ण हो जाता है। हम अक्सर सपोर्ट को इंजीनियरिंग मॉडल का हिस्सा मानते हैं: इन्हें कठोरता, संपर्क पैटर्न, और घनत्व के लिए ट्यून किया जाता है, और फिर कई पुनरावृत्तियों में इन्हें अनुकूलित किया जाता है ताकि प्रिंट की विश्वसनीयता और हटाने के प्रयास के बीच संतुलन बनाया जा सके।

सपोर्ट हटाना कितना कठिन है?

मेटल SLS/DMLS में सपोर्ट हटाना पॉलीमर SLS की तुलना में कहीं अधिक कठिन होता है। क्योंकि सपोर्ट पूरी तरह से ठोस धातु से बने होते हैं और धातुकर्मीय रूप से जुड़े होते हैं, इन्हें केवल ब्रशिंग या वाशिंग द्वारा नहीं हटाया जा सकता। कठिनाई मिश्र धातु की कठोरता, सपोर्ट की ज्यामिति, और पहुँच पर निर्भर करती है।

पहले भाग को बेस प्लेट से काटा जाता है। फिर बैंडसॉ, छेनी, कार्बाइड बर्स या घर्षण उपकरणों का उपयोग करके मुख्य सपोर्ट हटाए जाते हैं। सटीक सतहों और इंटरफेस के लिए, हम आमतौर पर भाग को CNC मशीनीकरण सेवा में लाते हैं, जहाँ सपोर्ट स्टब्स को नियंत्रित डैटम तक मिल किया जाता है। महत्वपूर्ण सीलिंग सतहों, बोर और फिट्स को आमतौर पर CNC ग्राइंडिंग द्वारा पूरा किया जाता है ताकि गोलाई और सतह गुणवत्ता को पुनर्स्थापित किया जा सके।

यांत्रिक हटाने के बाद भी छोटे अवशेष और गर्मी-प्रभावित क्षेत्र बने रह सकते हैं। इन्हें आमतौर पर टम्बलिंग और डीबरींग, शॉट ब्लास्टिंग, या हाथ से फिनिशिंग द्वारा साफ किया जाता है। जटिल आंतरिक चैनलों के लिए, सपोर्ट हटाना अत्यंत कठिन या असंभव हो सकता है; इसलिए डिज़ाइन चरण में ही आंतरिक सपोर्ट की आवश्यकता से बचना चाहिए।

सपोर्ट हटाने के प्रयास को कम करने की डिज़ाइन रणनीतियाँ

सपोर्ट हटाने को प्रबंधनीय बनाए रखने के लिए, हम भाग और उसकी अभिविन्यास को एक साथ इंजीनियर करते हैं। भाग को इस तरह उन्मुख करना कि कम कोण वाले ओवरहैंग्स कम हों, आत्म-समर्थित विशेषताएँ जोड़ना (जैसे फ्लैट ओवरहैंग्स की बजाय 45° छतें या चैम्फर), और डिज़ाइन को कई उप-भागों में विभाजित करना सपोर्ट वॉल्यूम को काफी कम कर सकता है।

हम यह भी सुनिश्चित करते हैं कि सपोर्ट संपर्क क्षेत्र गैर-कार्यात्मक सतहों पर या उस स्टॉक पर स्थित हों जिसे बाद में CNC मशीनीकरण प्रोटोटाइपिंग द्वारा हटाया जाएगा। इससे सुनिश्चित होता है कि कोई भी सपोर्ट निशान उन सतहों से हट जाए जो कार्यात्मक रूप से महत्वपूर्ण हैं। कई कस्टम प्रोजेक्ट्स में, हम मेटल SLS को एक निकट-नेट-आकार चरण के रूप में मानते हैं, जिसके बाद अंतिम ज्यामिति और सतह फिनिश प्राप्त करने के लिए पारंपरिक CNC का उपयोग किया जाता है।

संक्षेप में, मेटल SLS घुलनशील या आसानी से हटाए जाने योग्य सपोर्ट सामग्री का उपयोग नहीं करता; सपोर्ट संरचनात्मक धातु तत्व होते हैं जिन्हें हटाने के लिए काटना, मशीनीकरण और फिनिशिंग की आवश्यकता होती है। विचारशील डिज़ाइन और हाइब्रिड एडिटिव–सब्ट्रेक्टिव वर्कफ़्लो के साथ, उनके प्रभाव को नियंत्रित किया जा सकता है, लेकिन वे कुल विनिर्माण प्रयास का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बने रहते हैं।