SLS печать (Selective Laser Sintering)- селективное лазерное спекание

  • автор:

Введение в SLS печать (Selective Laser Sintering). Это небольшое, но достаточно четкое руководство по SLS 3д печати.

Что такое SLS печать

Что такое SLS печать (Selective Laser Sintering)?

SLS печать — селективное лазерное спекание. Это процесс аддитивного производства, принадлежащий семейству Fusion Powder Bed Fusion. В SLS лазер избирательно спекает частицы порошка полимера, склеивая их вместе и создавая слой за слоем.

Материалы, используемые в SLS, представляют собой термопластичные полимеры, которые имеют гранулированную форму.

SLS печать используется как для создания прототипов функциональных полимерных компонентов, так и для небольших производственных циклов.

Поскольку предлагает очень высокую свободу проектирования, высокую точность и производит детали с хорошими и стабильными механическими свойствами. В отличие, например, от FDM или SLA.

Возможности технологии могут быть использованы в полной мере, только если дизайнер принимает во внимание ее основные преимущества и ограничения.

SLS 3d-печать - процесс

SLS 3d-печать — процесс

SLS 3d-печать — процесс устанавливается производителем станка. Используемая высота слоя по умолчанию составляет 100-120 мкм.

Основным преимуществом SLS является то, что он не нуждается в опорных структурах. Не спечённый порошок обеспечивает детали всей необходимой поддержкой. В результате SLS можно использовать для создания геометрий произвольной формы. Которые невозможно изготовить любым другим способом.

При печати с использованием SLS очень важно использовать весь объем сборки. Особенно для мелкосерийного производства. Для печати на лоток заданной высоты требуется примерно одинаковое время. Независимо от количества содержащихся в нем деталей.

Лазерное сканирование происходит очень быстро. В результате машина циклически проходит одинаковое количество слоев.

Упаковка бункера может повлиять на сроки выполнения небольших заказов. Так как операторы ждут, пока бункер не будет заполнен, прежде чем начнут печать.

SLS печать - адгезия слоя

SLS печать — адгезия слоя

В SLS прочность сцепления между слоями превосходна. В результате напечатанные детали SLS обладают почти изотропными механическими свойствами.

Детали SLS имеют превосходную прочность на разрыв и модуль упругости, сравнимые с объемным материалом. Но являются более хрупкими (их удлинение при разрыве намного ниже). Это связано с внутренней пористостью конечной части.

Типичная деталь SLS имеет пористость около 30%.

Пористость придает деталям SLS характерную зернистую поверхность. В результате детали SLS могут впитывать воду. Например, поэтому они могут быть легко окрашены в горячей ванне в различные цвета. А также требуют специальной обработки, если они используются во влажной среде.

Окрашенные детали SLS могут быть в нескольких цветах. Их пористость делает их идеальными для окрашивания в горячей ванне.

SLS печать - усадка и деформация

SLS печать — усадка и деформация

Детали SLS подвержены усадке и деформации. При остывании вновь спеченного слоя его размеры уменьшаются. В результате накапливаются внутренние напряжения, вытягивая нижележащий слой вверх.

Большие плоские поверхности наиболее склонны к деформации. Эта проблема смягчается путем вертикальной ориентации детали в сборочной платформе. Но лучше всего уменьшить ее объем за счет минимизации толщины плоских участков и введения вырезов в конструкцию. Эта стратегия также уменьшит общую стоимость детали, так как используется меньше материала.

Чрезмерное спекание

Чрезмерное спекание происходит, когда лучистое тепло плавит спеченный порошок вокруг объекта. Это может привести к потере деталей в небольших объектах. Таких как прорези и отверстия.

Перекрытие зависит как от размера элемента, так и от толщины стенки. Например, прорезь шириной 0,5 мм или отверстие диаметром 1 мм будет успешно напечатаем на стене толщиной 2 мм. Но эти особенности исчезнут, если толщина стенки будет 4 мм или больше.

Как правило, слоты шириной более 0,8 мм и отверстия диаметром более 2 мм можно печатать в SLS, не опасаясь чрезмерного спекания.

Удаление порошка

Детали с полыми секциями печатаются легко и точно. Поскольку SLS не требует вспомогательных материалов.

Полые секции уменьшают вес и стоимость детали, так как используется меньше материала. Эвакуационные отверстия необходимы для удаления не спеченного порошка с внутренних частей компонента.

Рекомендуется добавить в вашу конструкцию как минимум 2 выпускных отверстия диаметром не менее 5 мм.

Если требуется высокая жесткость, детали должны быть напечатаны полностью сплошными. Но альтернатива состоит в том, чтобы сделать полую конструкцию, исключающую выходные отверстия.

Таким образом, плотно упакованный порошок будет захвачен в детали. В результате увеличивая его массу. А также обеспечивая некоторую дополнительную защиту от механических нагрузок, не влияя на время сборки.

Внутренняя сотовая структура решетки может быть добавлена ​​к полой внутренней части. Аналогично узорам заполнения, используемым в FDM. Чтобы дополнительно увеличить жесткость компонента. Выдавливание детали таким способом также может уменьшить деформацию.

Общие материалы SLS

Наиболее широко используемым материалом SLS является полиамид 12 (PA 12), также известный как нейлон 12. Цена за килограмм порошка PA 12 составляет примерно 50-60 долларов. Другие технические термопласты, такие как PA 11 и PEEK, также доступны. Но не так широко используются.

Порошок полиамида может быть заполнен различными добавками для улучшения механического и термического поведения получаемой детали SLS. Такими как углеродные волокна, стекловолокно или алюминий. Материалы, заполненные добавками, обычно являются более хрупкими и могут обладать сильной анизотропией.

SLS печать — постобработка

SLS печать производит детали с порошкообразной, зернистой поверхностью, которая легко окрашивается. Внешний вид напечатанных деталей SLS улучшается до очень высокого стандарта с использованием различных методов последующей обработки. Таких как полировка носителя, крашение, окраска распылением и лакировка.

Их функциональность также может быть улучшена путем нанесения водонепроницаемого покрытия или металлического покрытия.

Преимущества и ограничения SLS

Ключевые преимущества и недостатки технологии приведем ниже.

Детали SLS обладают хорошими, изотропными механическими свойствами. Это делает их идеальными для функциональных деталей и прототипов.

SLS не требует поддержки. В результате проекты со сложной геометрией легко производить.

Производственные возможности SLS превосходны для мелкого и среднего серийного производства.

В настоящее время широко доступны только промышленные системы SLS. Поэтому время выполнения заказа больше, чем у других технологий 3D-печати. Например, таких как FDM и SLA.

Детали SLS имеют зернистую поверхность и внутреннюю пористость. Они могут потребовать последующей обработки, если требуется гладкая поверхность или водонепроницаемость.

SLS не может точно печатать большие плоские поверхности и маленькие отверстия. Так как они подвержены деформации и перекосу.

SLS может производить функциональные детали из широкого спектра инженерных пластиков. Чаще всего из нейлона (PA12).

Типичный объем сборки системы SLS составляет 300 х 300 х 300 мм.

Детали SLS демонстрируют хорошие механические свойства и изотропное поведение. Для компонентов с особыми требованиями доступны порошки PA с наполнителем.

Все новости в наших группах: вконтакте, twitter, facebook