SLS (sinterizare selectivă cu laser)

Materialul sub formă de pulbere din camera de lucru este încălzit la o temperatură apropiată de topire, nivelat, iar conturul stratului necesar este desenat pe el cu un fascicul laser.

În punctul de contact dintre fascicul și pulberi, particulele se topesc și se sinterizează între ele și cu stratul anterior. Apoi platforma este coborâtă la grosimea unui strat, un nou strat de pulbere este turnat în cameră, nivelat și procesul se repetă. Rezultatul imprimării este un model finit, cu o suprafață poroasă, rugoasă.

După îndepărtarea din camera de lucru, produsele metalice sunt plasate într-un cuptor special, unde plasticul arde și porii sunt umpluți cu bronz cu punct de topire scăzut.

Pulberile pe bază de ceramică sau sticlă fac, de asemenea, posibilă producerea de modele cu rezistență chimică și termică ridicată.

Metoda a fost inventată de un grup de studenți condus de Dr. Carl Descartes la Universitatea din Austin, Texas. A fost brevetat pentru prima dată în 1989 de DTM Corporation, care a fost achiziționat de 3D Systems în 2001.

Astăzi, varietatea materialelor folosite ca pulbere este cu adevărat mare: particule de plastic, sticlă, nailon, ceramică și metal.

După cum v-ați aștepta, există multe opțiuni în fiecare etapă a unei astfel de producții. Există doi algoritmi de coacere: într-un caz, numai acele zone care corespund limitei de tranziție sunt topite, în celălalt, acestea sunt topite pe toată adâncimea modelului. În plus, coacerea în sine poate varia ca rezistență, temperatură și durată.

O caracteristică importantă a sinterizării selective cu laser— nu este nevoie de structuri de susținere, deoarece excesul de pulbere înconjurătoare pe întreg volumul împiedică prăbușirea modelului în timp ce forma finală nu a fost încă atinsă și rezistența obiectului țintă nu a fost atinsă.

Stadiu final- tratament de finisare. De exemplu, imersarea într-un cuptor special pentru arderea polimerilor tehnologici, care sunt necesari în etapa de sinterizare dacă s-au folosit pulberi metalice compozite. Lustruirea este, de asemenea, posibilă pentru a elimina tranzițiile vizibile dintre straturi. Tehnologiile și materialele sunt în mod constant îmbunătățite și, datorită acestui lucru, etapa de finisare este minimizată.

Scopul aplicatiei Imprimarea 3D folosind metoda SLS este extinsă: piese de centrale electrice, producție de avioane, inginerie mecanică, astronautică. ÎN În ultima vreme tehnologia a ajuns și la obiectele de artă și design.

Una dintre tehnologiile de imprimare tridimensională este sinterizarea selectivă cu laser sau Imprimare Sls. Această tehnologie a fost folosită pentru prima dată în 1989. Este folosit și astăzi. Esența metodei este că particulele de pulbere de fotopolimer sunt sinterizate selectiv.

Întregul proces poate fi împărțit în două etape. În prima etapă, materialul de lucru este așezat pe platforma de lucru într-un strat uniform de grosime egală. Laserul își începe apoi lucrul: acționează asupra particulelor, încălzindu-le suficient pentru a se lega între ele. Atunci când comandați imprimarea pe o imprimantă 3D, al cărei preț va depinde de complexitatea piesei și a materialului utilizat, asigurați-vă că contactați numai companii de renume care angajează specialiști competenți.

În timpul procesului de expunere, sunt sinterizate numai acele zone care corespund secțiunilor piesei. Apoi platforma cu pulbere se mișcă în jos doar suficient pentru ca laserul să poată procesa următorul milimetru al tăieturii. Astfel, platforma cu piesa viitoare se deplasează în jos până când întreaga suprafață este prelucrată și piesa primește contururi clare. De fiecare dată când vă mutați, se adaugă un nou strat de pudră.

O caracteristică numită imprimare sls este că în orice etapă puteți modifica setările, controlând procesul. De exemplu, puteți adăuga pudra în diferite moduri: poate fi pulverizată sau aplicată cu o rolă. Puteți modifica zona de coacere: selectați fie limita de tranziție, fie topirea întregului model. Și procesul de coacere în sine poate fi, de asemenea, modificat: reglați temperatura, intensitatea și durata.

sls imprimare 3d are unul caracteristică importantă, care constă în faptul că nu este necesară utilizarea dispozitivelor suport. În această tehnologie, rolul structurilor de susținere îl joacă excesul de pulbere care rămâne după coacere. Susține obiectul până când capătă suficientă putere.

Ce materiale pot fi folosite pentru sinterizarea selectivă cu laser? Astăzi, gama de posibilități s-a extins semnificativ și include:

• nailon;
• plastic;
• ceramică;
• sticlă;
• metal.

Este important ca toate să fie sub formă de pulbere, cu particule foarte mici. In functie de materialul ales se obtine o suprafata neteda sau usor aspra.

Produsul poate fi supus unei prelucrări ulterioare, de exemplu, arderea polimerilor tehnici. Acest proces este necesar dacă pentru realizarea obiectului se folosesc materiale compozite. Uneori piesele necesită lustruire. Piese pentru fabricarea cărora a fost folosit Imprimare 3D folosind tehnologia SLS, folosit în aeronave sau inginerie mecanică, în astronautică. În plus, prin această metodă sunt realizate obiecte de artă și de decor.

Sinterizarea selectivă cu laser (SLS) este o metodă de fabricație aditivă utilizată pentru a crea prototipuri funcționale și loturi mici de produse finite (vezi videoclipul). Tehnologia se bazează pe sinterizarea secvențială a straturilor de material pulbere folosind lasere de mare putere. SLS este adesea confundat cu un proces similar numit topire selectivă cu laser (SLM). Diferența este că SLS asigură doar topirea parțială necesară pentru sinterizarea materialului, în timp ce topirea selectivă cu laser implică topirea completă necesară pentru a construi modele monolitice.

Tehnologie

Tehnologia (SLS) implică utilizarea unuia sau mai multor lasere (de obicei dioxid de carbon) pentru a sinteriza particulele de material sub formă de pulbere pentru a forma un obiect fizic tridimensional. Materialele plastice, metalele, ceramica sau sticla sunt folosite ca consumabile. Sinterizarea se realizează prin desenarea contururilor conținute în modelul digital (așa-numita „scanare”) folosind unul sau mai multe lasere. Odată ce scanarea este completă, platforma de lucru este coborâtă și se aplică un nou strat de material. Procesul se repetă până când se formează un model complet.

Deoarece densitatea produsului nu depinde de durata iradierii, ci de energia maximă a laserului, se folosesc în principal emițători pulsatori. Înainte de începerea tipăririi, consumabilul este încălzit chiar sub punctul său de topire pentru a facilita procesul de sinterizare.

Spre deosebire de metodele de fabricație aditivă precum stereolitografia(SLA) sau simulare metoda de fuziune strat cu strat(FDM), SLS nu necesită construirea de structuri de susținere. Părțile suspendate ale modelului sunt susținute de material nefolosit. Această abordare face posibilă obținerea unei complexități geometrice practic nelimitate a modelelor fabricate.

Materiale și aplicații

Unele dispozitive SLS folosesc o pulbere omogenă produsă de morile cu bile cu tambur, dar majoritatea folosesc granule compozite cu un miez refractar și o înveliș de material cu temperatura scazuta topire.

În comparație cu alte metode de fabricație aditivă, SLS este extrem de versatil în ceea ce privește alegerea consumabilelor. Acestea includ diferiți polimeri (de exemplu, nailon sau polistiren), metale și aliaje (oțel, titan, metale pretioase, aliaje cobalt-crom etc.), precum și compozite și amestecuri de nisip.

Tehnologia SLS a devenit larg răspândită în întreaga lume datorită capacității sale de a produce piese funcționale cu forme geometrice complexe. Deși tehnologia a fost creată inițial pentru prototipare rapidă, SLS a fost folosit recent pentru producția la scară mică de produse finite. O aplicație destul de neașteptată, dar interesantă, a SLS a fost utilizarea tehnologiei în crearea de obiecte de artă.

Sinterizarea directă cu laser a metalelor (DMLS)

Sinterizarea directă cu laser a metalelor(DMLS) este o tehnologie de fabricare aditivă a metalelor dezvoltată de EOS din Munchen. DMLS este adesea confundat cu tehnologii similare sinterizarea selectivă cu laser(„Sinterizarea selectivă cu laser” sau SLS) și topire selectivă cu laser(„Topirea selectivă cu laser” sau SLM).

Procesul implică utilizarea modelelor 3D în format STL ca planuri pentru a construi modele fizice. Modelul 3D este procesat digital pentru a fi împărțit virtual în straturi subțiri cu o grosime corespunzătoare grosimii straturilor aplicate de dispozitivul de imprimare. Fișierul „construcție” finit este folosit ca un set de desene în timpul tipăririi. Laserele cu fibră optică de putere relativ mare - aproximativ 200 W - sunt folosite ca element de încălzire pentru sinterizarea pulberii metalice. Unele dispozitive folosesc lasere mai puternice cu viteza crescuta scanare (adică mutarea fasciculului laser) pentru o productivitate mai mare. Alternativ, productivitatea poate fi crescută prin utilizarea mai multor lasere.

Materialul pulbere este introdus în camera de lucru în cantitățile necesare pentru aplicarea unui strat. O rolă specială nivelează materialul alimentat într-un strat uniform și îndepărtează excesul de material din cameră, după care capul laser sinterizează particulele de pulbere proaspătă între ele și cu stratul anterior conform contururilor determinate de modelul digital. Odată ce stratul a fost desenat, procesul se repetă: rola alimentează material proaspăt și laserul începe să sinterizeze următorul strat. O caracteristică atractivă a acestei tehnologii este că este foarte o rezoluție înaltă imprimare – în medie aproximativ 20 de microni. Spre comparație, grosimea tipică a stratului la imprimantele de amatori și consumatori care utilizează tehnologia FDM/FFF este de aproximativ 100 de microni.

O alta caracteristică interesantă procesul este absența necesității de a construi suporturi pentru elementele structurale surplombate. Pulberea nesinterizată nu este îndepărtată în timpul tipăririi, dar rămâne în camera de lucru. Astfel, fiecare strat ulterior are o suprafață de susținere. În plus, materialul nefolosit poate fi colectat din camera de construcție după ce imprimarea este finalizată și reutilizată. Producția DMLS poate fi considerată practic fără deșeuri, ceea ce este important atunci când se folosesc materiale scumpe - de exemplu, metale prețioase.

Tehnologia nu are practic restricții cu privire la complexitatea geometrică a construcției, iar execuția de înaltă precizie minimizează nevoia de prelucrare mecanică a produselor imprimate.

Avantaje și dezavantaje

Tehnologia DMLS are mai multe avantaje față de metodele tradiționale de fabricație. Cea mai evidentă este capacitatea de a produce rapid piese complexe din punct de vedere geometric, fără a fi nevoie de prelucrare (așa-numitele metode „străctive” - frezare, găurire etc.). Producția este practic fără deșeuri, ceea ce distinge DMLS de tehnologiile subtractive. Tehnologia vă permite să creați mai multe modele simultan, limitate doar de dimensiunea camerei de lucru. Construirea modelelor durează aproximativ câteva ore, ceea ce este incomparabil mai profitabil decât procesul de turnătorie, care poate dura până la câteva luni, ținând cont de întregul ciclu de producție. Pe de altă parte, piesele produse prin sinterizare cu laser nu sunt solide și, prin urmare, nu ating aceleași valori de rezistență ca probele turnate sau piesele produse prin metode subtractive.

DMLS este utilizat activ în industrie datorită posibilității de a construi structuri interne din părți solide care nu sunt disponibile în complexitate metode tradiționale producție. Piesele cu geometrie complexă pot fi realizate în întregime, mai degrabă decât din piese componente, ceea ce are un efect benefic asupra calității și costului produselor. Deoarece DMLS nu necesită instrumente speciale (cum ar fi matrițe) și nu produce cantitate mare deșeuri (cum este cazul metodelor subtractive), producția de loturi mici folosind această tehnologie este mult mai profitabilă decât prin metodele tradiționale.

Aplicație

Tehnologia DMLS este utilizată pentru a produce produse finite de dimensiuni mici și mijlocii în diverse industrii, inclusiv aerospațială, dentară, medicală etc. Dimensiunea tipică a zonei de construcție a instalațiilor existente este de 250x250x250mm, deși nu există restricții tehnologice privind dimensiunea - este doar o chestiune de cost al dispozitivului. DMLS este utilizat pentru prototiparea rapidă, reducând timpul de dezvoltare pentru produse noi, precum și în fabricație, reducând costul loturii mici și simplificând asamblarea produselor cu forme geometrice complexe.

Universitatea Politehnică de Nord-Vest din China utilizează sisteme DMLS pentru a produce componente structurale aeronavelor. Cercetările efectuate de EADS indică, de asemenea, reducerea costurilor și a deșeurilor atunci când se utilizează tehnologia DMLS pentru a produce modele complexe în cantități unice sau în loturi mici.

Sinterizarea selectivă cu laser (SLS) este o metodă de fabricație aditivă utilizată pentru a crea prototipuri funcționale și loturi mici de produse finite. Tehnologia se bazează pe sinterizarea secvențială a straturilor de material pulbere folosind lasere de mare putere. SLS este adesea confundat cu un proces similar numit topire selectivă cu laser (SLM). Diferența este că SLS asigură doar topirea parțială necesară pentru sinterizarea materialului, în timp ce topirea selectivă cu laser (SLM) implică topirea completă necesară pentru a construi modele monolitice.

POVESTE

Principiul de funcționare al imprimantelor SLS

Tehnologia de sinterizare selectivă cu laser (SLS) a fost dezvoltată de Carl Deckard și Joseph Beeman la Universitatea Texas din Austin la mijlocul anilor 1980. Cercetarea a fost finanțată de Agenția de Apărare Avansată a Apărării proiecte de cercetare SUA (DARPA). Ulterior, Deckard și Beaman au fost implicați într-o companie numită DTM, formată pentru a aduce pe piață tehnologia SLS. În 2001, DTM a fost achiziționat de compania rivală 3D Systems. Ultimul brevet de tehnologie SLS a fost depus la 28 ianuarie 1997. A expirat pe 28 ianuarie 2014, făcând tehnologia disponibilă public O metodă similară a fost brevetată de R. F. Householder în 1979, dar nu a fost comercializată.

Tehnologie

Tehnologia (SLS) implică utilizarea unuia sau mai multor lasere (de obicei dioxid de carbon) pentru a sinteriza particulele de material sub formă de pulbere pentru a forma un obiect fizic tridimensional. Materialele plastice, metalele, ceramica sau sticla sunt folosite ca consumabile. Sinterizarea se realizează prin desenarea contururilor conținute în modelul digital (așa-numita „scanare”) folosind unul sau mai multe lasere. Odată ce scanarea este completă, platforma de lucru este coborâtă și se aplică un nou strat de material. Procesul se repetă până când se formează un model complet.

​ Specificul tehnologiei vă permite să creați părți de o complexitate aproape nelimitată din diverse materiale

Deoarece densitatea produsului nu depinde de durata iradierii, ci de energia maximă a laserului, se folosesc în principal emițători pulsatori. Înainte de începerea tipăririi, consumabilul este încălzit chiar sub punctul său de topire pentru a facilita procesul de sinterizare.

Spre deosebire de tehnicile de fabricație aditivă, cum ar fi Stereolithography (SLA) sau Fused Deposition Modeling (FDM), SLS nu necesită construcția de structuri de susținere. Părțile suspendate ale modelului sunt susținute de material nefolosit. Această abordare face posibilă obținerea unei complexități geometrice practic nelimitate a modelelor fabricate.

Materiale și aplicații

New Balance folosește tehnologia SLS pentru a crea pantofi pentru sportivii profesioniști

Unele dispozitive SLS folosesc o pulbere omogenă produsă de morile cu bile cu tambur, dar majoritatea folosesc pelete compozite cu un miez refractar și o înveliș din material cu punct de topire mai scăzut.

În comparație cu alte metode de fabricație aditivă, SLS este extrem de versatil în ceea ce privește alegerea consumabilelor. Acestea includ diverși polimeri (de exemplu, nailon sau polistiren), metale și aliaje (oțel, titan, metale prețioase, aliaje cobalt-crom etc.), precum și compozite și amestecuri de nisip.

Tehnologia SLS a devenit larg răspândită în întreaga lume datorită capacității sale de a produce piese funcționale cu forme geometrice complexe. Deși tehnologia a fost creată inițial pentru prototipare rapidă, SLS a fost folosit recent pentru producția la scară mică de produse finite. O aplicație destul de neașteptată, dar interesantă, a SLS a fost utilizarea tehnologiei în crearea de obiecte de artă.

Sinterizarea selectivă cu laser (SLS) este o metodă de fabricație aditivă dezvoltată la sfârșitul anilor 1980 de Carl Deckard de la Universitatea Texas din Austin cu sprijinul DARPA. Tehnologia folosește un laser de mare putere pentru a sinteriza particule mici de plastic, ceramică, făină de sticlă sau metal într-o structură tridimensională.

Raza laser topește selectiv particulele de pulbere în Zona de lucru, obținând date despre forma piesei prin verificarea cu un model virtual generat de computer. După terminarea procesării stratului, piesa este scufundată în pulbere și procesul se repetă. Aproximativ aceeași metodă este folosită în stereolitografia cu laser, unde materialul de lucru este un fotopolimer lichid care se întărește sub un fascicul laser.

Deoarece densitatea pieselor depinde mai degrabă de puterea laserului decât de durata de încălzire, imprimantele SLS folosesc lasere pulsate (cum ar fi laserele cu dioxid de carbon). Acest lucru preîncălzește materialul sursă aproape de punctul său de topire pentru a face mai ușor pentru laser să atingă punctul său de vârf. Ieșirea este o parte cu o suprafață poroasă și rugoasă.

Imprimare pe metal

Tehnologia prezintă un interes deosebit în ceea ce privește capacitatea de a crea produse metalice. De fapt, folosind această metodă, puteți crea nu prototipuri, ci piese de lucru cu drepturi depline. Cu toate acestea, atunci când lucrați cu metale, tehnologia are mai multe limitări. Pentru a preveni oxidarea particulelor de metal, procesul de sinterizare trebuie să aibă loc într-un mediu vid sau inert, ceea ce nu se poate face acasă. Imprimantele profesionale SLS sunt echipate cu camere speciale de vid, au dimensiuni mari și sunt scumpe.

Materialul de imprimare este o pulbere specială constând din particule metalice acoperite cu polimer. După finalizarea procesului de sinterizare, piesa este introdusă într-un cuptor cu temperatură ridicată, unde plasticul arde, iar bronzul cu topire scăzută îi ia locul.

Avantaje și dezavantaje

Tehnologia SLS are câteva avantaje semnificative:

• Nu este nevoie de materiale suport. Piesa este scufundată în pulbere, care servește drept suport pentru piesele surplombate;
• O gamă largă de materiale, inclusiv metale;
• Viteză mare de imprimare (până la 35 mm/oră).

Minusuri:

• Structura brută a modelelor care necesită prelucrare ulterioară;
• O lungă perioadă de timp pentru a pregăti imprimanta pentru funcționare (încălzire și stabilizare a temperaturii);
• Imposibilitatea imprimării cu metal acasă.