Что такое sls печать

Библия 3D-печати: базовые принципы технологии SLS

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Статья относится к принтерам:

От редакции: предлагаем первую статью из цикла, посвященного технологии 3D-печати методом селективного лазерного спекания полимерных порошков (SLS). Материал подготовлен московской инженерно-производственной компанией Can Touch, эксплуатирующей SLS 3D-принтер EOS Formiga P100, и публикуется с разрешения авторов.

SLS (Selective Laser Sintering, селективное лазерное спекание) — технология аддитивного производства, основанная на послойном спекании частиц полимерного порошка с помощью лазерного излучения. Технология достаточно опасна (мы расскажем об этом подробнее), но освоившим открывается широчайший горизонт возможностей. Основное преимущество SLS — обеспечение прекрасных механических свойств готовых изделий. Изделия получаются чрезвычайно прочными, с высокой детализацией и качеством построения поверхностей. Другой весомый плюс — SLS-печать практически безотходна, поскольку неиспользованный для выращивания деталей порошок частично смешивается с новыми порциями материала и возвращается в работу (этот процесс носит название «регенерация»), а частично — отправляется на переработку.

Основной принцип работы SLS 3D-принтера заключается в спекании полимерного порошка лазерным лучом. Предварительно нагретый порошок кратковременно облучается лазером и спекается с уже затвердевшими частицами, которые находятся в нижележащем слое. Управляя параметрами этого процесса можно добиваться нужной остаточной пористости и плотности полученной детали. При этом компания-производитель (мы будем рассматривать продукты немецкой компании EOS GmbH) предоставляет владельцам SLS-машин оригинальные наборы параметров, идеально подобранные под используемые материалы и прошедшие тщательную оптимизацию. Для производства деталей с разными свойствами компания предоставляет специальные наборы параметров (Part Property Profile или PPP), которые гарантируют, что напечатанные с их применением детали будут иметь одинаковые характеристики независимо от того, на какой машине их вырастили. Все наборы PPP-параметров имеют номера версий, поскольку EOS ведет их непрерывную оптимизацию.

Основные плюсы и некоторые минусы технологии SLS

Фазы 3D-печати по технологии SLS

Важно! SLS-машина достаточно сложна и представляет собой серьезную опасность, поэтому к управлению допускается только персонал, обученный в компании EOS, а работать с установленным в ней лазером 4-го класса опасности и вовсе допускаются только специалисты компании-производителя.

Рассмотрим все этапы выращивания объекта по технологии SLS на примере превосходного 3D-принтера EOS Formiga P100 — мы пользуемся именно им.

Создаем модель будущей детали в CAD (или получаем ее иными способами, например 3D-сканированием) — это стандартная процедура для любых современных инженерных разработок. На выходе получаем файл в формате STL с трехмерной геометрией нужных нам деталей.

Проводим позиционирование и нарезку модели. Это делается в специальных проприетарных программах производителей SLS-машин (в случае техники EOS это ПО RP-Tools). На этом этапе мы размещаем модели деталей в рабочем объеме машины так, чтобы оптимально использовать всю зону построения. Это позволяет свести к минимуму время выращивания и расход порошка. Здесь же мы задаем параметры экспонирования, с помощью которых можно влиять на характеристики будущих деталей. Например, менять их прочность, пористость и качество поверхности. На выходе получаем пакет файлов в формате SLI.

Создаем задание построения и переносим его в машину. В программе Desktop-PSW от компании EOS файлы SLI упаковываются в задание построения и передаются в контроллер SLS 3D-принтера. Все, на этом программная часть работы закончена.

Устанавливаем сменный бак («чембер» от английского «chamber» — камера). В нем происходит процесс выращивания, и в конце работы именно в нем будут находиться готовые детали.

Наполняем резервуары порошком и «стелим постель» — настилаем слой свежего порошка на подвижной платформе рабочей камеры, когда она находится в верхнем положении. Занимательный факт: вертикальные подаватели для порошка наверху SLS-машины целиком напечатаны… на такой же SLS-машине. И таких деталей в ее конструкции целое множество.

Прогреваем машину: на этом этапе температура в камере построения должна достичь 160 градусов Цельсия. Это необходимо, чтобы прогреть рабочую зону, а также всю машину, ее компоненты и находящийся в ней порошок. На предварительный прогрев машины уходит примерно два часа. Этот этап называется Warm Up Phase.

Выбираем задание в машине. Интерфейс SLS-машины предельно эргономичен и умещается буквально в десять кнопок. На время 3D-печати камера построения заполняется азотом, чтобы охлаждать оптическую систему линзы, а также ликвидировать влияние кислорода на полимерный порошок.

Ведем мониторинг процесса 3D-печати. Выращивание детали может занимать много часов, и большую часть этого времени никакого контроля за процессом не требуется, но SLS-машина уязвима к сбоям из-за попадания мусора (например, волосков) в рабочую камеру. Поэтому, время от времени следует проверять как идут дела. Но мы существенно оптимизировали эту процедуру: так как в машине не предусмотрен удаленный доступ к программному обеспечению, наши специалисты разработали роботизированную механику для остановки процесса в случае сбоя.

Завершение работы машины и распаковка деталей

Даем SLS 3D-принтеру и напечатанным деталям остыть естественным путем — распаковка камеры проводится только при падении ее температуры ниже 60 градусов Цельсия. Важный момент: по технологии EOS время остывания должно быть не меньше времени печати.

При остывании выращенные детали сжимаются и искривляются. Это вызвано разницей температур в отдельных частях объекта и их неравномерным остыванием.

В связи с этим необходимо придерживаться нескольких правил:

Распаковываем напечатанные детали. Большим преимуществом технологии SLS является то, что для выращенных с ее применением объектов не требуются поддерживающие структуры, которые после печати станут отходами. Детали просто извлекаются из бака, чистятся щеткой и отправляются в дробеструйную машину, где обрабатываются стеклянной дробью. Отсюда они отправятся на дальнейшие этапы производства.

Переработка неиспользованного порошка

Просеиваем отработанный порошок, добавляем порцию свежего материала, смешиваем. Полимерный порошок для SLS 3D-принтеров достаточно дорог, и это минус. Но его свойства можно восстановить добавлением свежего порошка, и это большой плюс. Этот процесс полностью отработан и заложен в основу технологии EOS: можно быть уверенными, что свойства деталей от использования восстановленного порошка не страдают.

Однако и здесь есть важный нюанс: неправильное смешивание порошков ведет к тому, что в напечатанном изделии появляются светлые и темные полосы, морщины (так называемая «апельсиновая корка»), образуются области с переменной плотностью. Чтобы этого не происходило, необходимо четко соблюдать рекомендованные производителем процедуры смешивания.

Источник

Что такое SLS 3D печать. Как работает SLS 3D принтер. Обзор аддитивных технологий.

Что такое SLS?

Всем привет, Друзья! С Вами 3DTool!

В этой статье, мы подробно расскажем об одной из самых перспективных технологий 3D-печати. Селективном лазерном спекании.

Селективное лазерное спекание (SLS) — это процесс аддитивного производства, относящийся к широкому семейству методов синтеза на подложке. В SLS лазер выборочно спекает частицы полимерного порошка, сплавляя их друг с другом и тем самым создавая слой за слоем. В качестве материала построения используются гранулированные термопластичные полимеры. Варианты подобных устройств можно рассмотреть в нашем каталоге. Например, 3d-принтер Sintratec.

Данная технология используется, как для создания прототипов функциональных изделий из полимеров, так и для интеграции в небольшие производственные циклы, поскольку предлагает полную свободу проектирования, высокую точность и производит детали с хорошими и стабильными механическими свойствами, в отличие от FDM или SLA.

Естественно, как и в любом другом случае, возможности технологии могут быть использованы в полной мере, только если принимать во внимание ее ключевые преимущества и недостатки, поэтому давайте подробно разберем ее особенности и принцип функционирования.

Процесс печати методом SLS

Как работает SLS?

Процесс изготовления методом SLS работает следующим образом:

I. Камера с порошком, как и вся область печати нагревается чуть ниже температуры плавления полимера, после чего выравнивающее лезвие распределяет тонкий слой порошка по рабочей платформе.

II. СО2-лазер сканирует контур следующего слоя и выборочно спекает (сплавляет) частицы порошка полимера. Поперечное сечение компонента сканируется (спекается) полностью, поэтому деталь получается монолитной.

III. Когда слой завершен, рабочая платформа движется вниз, и лезвие вновь покрывает порошком поверхность.

Процесс повторяется до тех пор, пока вся деталь не будет готова.

После печати деталь полностью герметизируется в не спечённом порошке, поэтому перед тем, как её доставать, камера и порошок должны остыть. Остывание может занимать значительное количество времени, вплоть до 12 часов. Затем получившаяся деталь очищается от остатков порошка сжатым воздухом. Не спечённый порошок собирается для дальнейшего повторного использования.

Схема SLS 3D-принтера.

Характеристики SLS-печати

Параметры принтера

В SLS практически все параметры печати устанавливаются производителем принтера. Высота слоя по умолчанию составляет 100-120 мкм. Например, упомянутый нами выше 3D-принтер Sintratec позволяет печатать куда более тонким слоем, заявленная производителем толщина слоя варьируется от 50 до 150 микрон.

Основным преимуществом метода SLS является то, что деталь не нуждается в поддержках. В данном случае не спечённый порошок играет роль необходимой поддержки. По этой причине методом SLS можно печатать геометрии любой формы, невозможные при печати любым другим методом аддитивного или субстрактивного производства.

При печати данным методом очень важно по возможности использовать максимальный объем области печати, особенно при мелкосерийном производстве. Независимо от количества деталей в области печати, при одинаковой общей высоте, печать займет одинаковое время. Это связано с тем, что именно этап повторного покрытия определяет общее время печати (само лазерное сканирование и спекание происходит очень быстро), и принтеру приходится циклически проходить одинаковое количество слоев. Так же, нужно учитывать время на перезаправку бункера порошком, ведь в камеру его высыпается одинаковое количество, независимо от размера печатаемой детали.

Спекаемость слоёв

При использовании метода SLS прочность спекания слоёв между собой превосходна. Это означает, что напечатанные на SLS-принтере детали обладают почти изотропными механическими свойствами.

Для примера, механические свойства образцов, отпечатанных на SLS с использованием стандартного полиамидного порошка (PA12 или Nylon12), наиболее часто используемого материала в SLS-печати, представлены в таблице в сравнении со свойствами цельного нейлона:

Отпечатанные на SLS детали имеют превосходные прочность на растяжение и модуль упругости, сравнимые с цельным материалом, но являются более хрупкими (их удлинение при разрыве намного ниже). Это связано с внутренней пористостью получившийся детали.

!Типичная деталь, отпечатанная методом SLS, имеет пористость около 30%!

Пористость придает деталям, напечатанным на SLS, характерную зернистую поверхность. Также данный показатель пористости означает, что детали могут легко впитывать воду, и их легко красить. В тоже время, такие детали требуют специальной пост-обработки, если они будут использоваться во влажной среде.

Усадка и деформация

SLS-детали подвержены усадке и деформации: при остывании вновь спеченного слоя его размеры уменьшаются и в нем накапливается внутреннее напряжение, из-за чего нижележащий слой вытягивается вверх.

Усадка от 3 до 3,5% является типичной для SLS-печати, и операторы принтера должны принимать её во внимание во время подготовки модели.

Большие плоские поверхности наиболее склонны к деформации. Эта проблема может быть немного нивелирована путем вертикальной ориентации детали на печатной платформе. Но всё же, лучший способ уменьшить деформацию — это свести к минимуму толщину плоских участков детали, и добавить вырезы в модель, там, где это позволяет конструкция. Данные действия также уменьшат общую стоимость детали, так как будет использовано меньше материала.

Готовая sls-деталь с внедренными закладными элементами.

Чрезмерное спекание

Чрезмерное спекание происходит, когда избыточное тепло вокруг контура детали плавит не спечённый порошок вокруг. Это чревато потерей детализации на небольших объектах, таких как прорези и отверстия.

Чрезмерное спекание зависит как от размера элемента, так и от толщины стенки. Например, прорезь шириной 0,5 мм или отверстие диаметром 1 мм будет успешно напечатано на стенке толщиной 2 мм, но не пропечатается, если толщина стенки будет 4 мм или больше. Как правило, прорези шириной от 0,8 мм и отверстия диаметром от 2 мм можно спокойно печатать в SLS, не опасаясь чрезмерного спекания.

Удаление порошка

Поскольку при печати методом SLS не требуются поддержки, детали с полыми секциями печатаются быстро и точно.

Полые секции в данном случае уменьшают вес и стоимость детали, так как в конечном итоге используется меньше материала. Но в детали потребуется сделать выпускные отверстия, для удаления не спечённого порошка из внутренних полостей. Обобщенная рекомендация в данном случае – добавьте в вашу деталь как минимум 2 выпускных отверстия диаметром не менее 5 мм.

Если же требуется высокая жесткость, детали нужно печатать сплошными. Альтернатива здесь может состоять в том, чтобы сделать полую конструкцию, без выходных отверстий. Таким образом, порошок будет плотно утрамбован в детали, увеличивая его массу и обеспечивая некоторую дополнительную поддержку при увеличении механических нагрузок, не влияя на время печати. Так же, вместо одной цельной внутренней полости можно добавить сотовую структуру (аналогично узорам заполнения, используемым в FDM), чтобы дополнительно увеличить жесткость модели. Компоновка детали таким способом также поможет уменьшить деформацию.

Удаление порошка из SLS-детали

Общие материалы SLS

Наиболее широко используемым материалом для SLS является полиамид 12 (PA 12), также известный как нейлон 12. На данный момент материалов с различными свойствами для SLS 3D-печати с каждым днем становится все больше, например эластичные полимеры представлены TPE порошком и его аналогами. Другие технические термопласты, такие как PA11 и PEEK, так же доступны, но не так широко используются.

В качестве примера, вы можете ознакомиться со списком используемых материалов в нашем каталоге: Sls порошоков Sintratec.

Порошок полиамида может быть дополнен различными добавками (такими как углеродные волокна, стекловолокно или алюминий) для улучшения механических и термических свойств печатаемой детали. Материалы, дополненные добавками, обычно более хрупкие и имеют более высокую анизотропность.

Пост-обработка

SLS производит детали с порошкообразной, зернистой поверхностью, которая легко окрашивается. Внешний вид напечатанных деталей SLS может быть улучшен до очень высокого стандарта с использованием различных методов последующей обработки, таких как: полировка, классическая окраска, окраска распылением и лакировка. Их функциональность также может быть улучшена путем нанесения водонепроницаемого покрытия или металлического покрытия.

Преимущества и ограничения SLS

Обобщая вышесказанное, ключевые преимущества и недостатки технологии приведены ниже:

Основные характеристики SLS технологии приведены в таблице ниже:

А на этом у нас Все! Надеемся, статья была для Вас полезна.

Приобрести SLS 3d-принтеры, расходные материалы к ним, а так же любые другие 3d-принтеры и ЧПУ станки, вы можете у нас, связавшись с нами:

• По телефону: 8(800)775-86-69

Так же, не забывайте подписываться на наш YouTube канал:

Источник

Все, что вам нужно знать про SLS печать

Содержание

Введение

Используя данную технологию, можно изготавливать изделия сложной геометрической формы, достигать высокой точности печати мелких элементов и получать прочные детали с хорошими механическими свойствами. Благодаря высокой производительности SLS-принтеров, данный метод применяют не только для получения единичных изделий, но и для серийного производства. Данный метод часто используют для прототипирования функциональных промышленных изделий и внедряют на технологических линиях производственного цикла.

Краткая история создания

Метод SLS был разработан и запатентован в 1980-х годах студентом Карлом Декардом и его руководителем Джо Биманом в Техасском университете в Остине. Разработка была одобрена и профинансирована Агентством по оборонным научно-исследовательским проектам США и со временем была выпущена на рынок. В 2001 году компания, созданная Декардом и Биманом, была выкуплена компанией-конкурентом 3D Systems. В 2014 году технология стала общедоступной для применения в связи с истечением срока патента и на сегодняшний день успешно реализуется многими производителями.

Как работает SLS печать

Первым шагом для получения готового напечатанного изделия является создание трехмерной модели будущего изделия с использованием CAD-программы. В настоящее время существует множество доступных профессиональных программ, которые достаточно просто освоить начинающим специалистам. Результатом проектирования цифровой модели является получение STL-файла с изображением, который затем обрабатывается слайсером, переносится в оперативную память 3D-принтера и запускается в печать. Перейдем к описанию самого процесса печати. Он состоит из нескольких этапов.

Сперва 3D-принтер осуществляет подогрев зоны построения до рабочей температуры и нагревает порошковый материал до температуры чуть ниже температуры его плавления. Это делается с целью равномерного прогрева установки и засыпанного в бункер материала. Термопластические порошки обладают низкой теплопроводностью, поэтому на равномерный нагрев сырья до заданной температуры требуется не менее 2-х часов. Предварительный подогрев крайне важен для быстрого спекания порошка при локальном воздействии лазера. Для плавления нагретого порошка требуется совсем немного дополнительной тепловой энергии, что значительно сокращает время спекания. Несмотря на то, что предварительный нагрев приводит к «налипанию» некоторого количества нерасплавленного порошка на внешнюю поверхность детали, он позволяет увеличить скорость построения, а налипший порошок легко очищается.

Далее распределительная система подает материал в рабочую камеру и с помощью ролика наносит тонкий слой порошка толщиной до 100 мкм на рабочую платформу. Направленный луч лазера движется по определенной траектории в соответствии с цифровым проектом модели и сканирует нужные области порошка. Под воздействием высокой температуры луча происходит выборочное спекание его частиц с последующим их отверждением. Платформа опускается на толщину слоя, и система начинает цикл заново. Она повторяет его снова и снова до тех пор, пока модель не будет построена целиком.

На протяжении всего цикла в камере построения должна поддерживаться постоянная температура с интервалом колебания не более 1°C, при этом диапазон температур зависит от конкретного сырья. Очень важно обеспечить непрерывность печати, не допуская даже краткосрочных приостановок в работе оборудования. При остановке печати в камере построения снижается температура, что критично сказывается на качестве печатаемого изделия. Резкое понижение температуры может спровоцировать коробление стенок, выгибание напечатанных слоев и невозможность нанесения последующих.

После завершения цикла напечатанные изделия плавно остужают, избегая резкого перепада температур, чтобы свести к минимуму остаточные напряжения в структуре материала. Сперва изделия остывают внутри оборудования. Данный процесс не рекомендуется ускорять, так как неравномерное охлаждение может повлечь за собой их деформацию или коробление. После достижения необходимой температуры детали извлекают из рабочей камеры, очищают от излишков порошка и передают на постобработку.

Уплотненный неотпечатанный порошок остается в компактной форме и создает своего рода каркас вокруг деталей, из которого их необходимо извлечь. Оставшийся после печати порошок можно использовать повторно, для этого его просеивают, отделяют крупные частицы и смешивают с неиспользованным порошком в определенных пропорциях для поддержания постоянного качества.

Материалы

В качестве сырья в технологии SLS применяют мелкодисперсные порошки термопластических полимерных материалов. Наиболее универсальными в использовании являются полиамиды PA12 и PA11, которые называют нейлоном. В некоторых случаях используют порошки с дополнительными компонентами, такими как стекловолокно, углеволокно и алюминий.

Давайте рассмотрим основные виды материалов на основе нейлона и их характеристики:

PA12 обладает хорошими механическими свойствами, стойкостью к воздействию химических веществ и матовой шероховатой поверхностью;

PA11 характеризуется изотропными, то есть одинаковыми физическими свойствами по всем осям и высокой эластичностью;

Нейлон с добавлением алюминия или алюмид обладает более высокой жесткостью по сравнению с обычным нейлоном, в готовом изделии напоминает металлическую поверхность;

Нейлон со стекловолокном характеризуется высокой прочностью, устойчивостью к воздействию температур и обладает анизотропными свойствами;

Нейлон с углеволокном так же как и нейлон со стекловолокном характеризуется ярко выраженной анизотропией и обладает превосходной прочностью.

Для печати изделий в области авиакосмической промышленности используются инженерные полимеры PEEK и PEK, обладающие высокими эксплуатационными свойствами. В промышленном производстве применяют термопластические эластомеры TPE и композиты на их основе. Например, из полиэфир-блок-амида PEBA изготавливается обувь, спортивный инвентарь и различные уплотнители.

Разновидности технологии MJF/SAF

Обе технологии SAF и MJF основаны на процессе скоростного спекания полимерных порошков с помощью ИК-излучателя HSS, разработанного компанией Xaar PLC, и являются улучшенными аналогами технологии SLS. Технология SAF (Selective Absorption Fusion) принадлежит компании Stratasys, которая в 2021 году выпустила собственное оборудование для 3D печати, а технология MJF (Multi Jet Fusion) успешно реализована компанией HP и уже зарекомендовала себя на рынке. По сути между ними нет различий. Производители оборудования используют разные названия для привлечения интереса к своему оборудованию.

В отличие от метода SLS в технологии скоростного спекания вместо лазера используется инфракрасное излучение. Сперва на заданный участок порошкового материала наносят термозакрепляющую жидкость, после чего вся поверхность слоя санируется инфракрасной лампой, которая нагревает порошок до высокой температуры. Порошок с теплопроводящей жидкостью поглощает больше энергии, чем остальной материал, за счет чего в области ее нанесения происходит спекание частиц. Поверх теплопроводящей жидкости наносят детализирующий агент, который регулирует интенсивность поглощения инфракрасного излучения и изолирует спекшийся порошок от неиспользованного при печати. Его наносят по контурам будущего изделия, чтобы добиться высокой детализации краев и получить острые кромки.

У метода скоростного спекания есть несколько преимуществ по сравнению с SLS:

Инфракрасному излучателю требуется больше времени на расплавление материала, это позволяет полимерному порошку дольше спекаться, что обеспечивает однородность внутренней структуры и отсутствие пористости в готовом изделии.

Применение данного метода делает возможным печать вторичным сырьем с большим содержанием переработанного порошка без риска возникновения дефектов при его плавлении.

Данный метод является более производительным благодаря наличию нескольких струйных головок для печати. При одинаковых размерах области печати в оборудовании SLS и MJF производительность принтеров MFJ в разы больше.

Технология MJF дает возможность печатать цветные изделия, что исключает необходимость в окрашивании готовых моделей, в то время как SLS использует только стандартный полиамид черного или белого цвета.

Принтеры для SLS печати

Устройства для SLS печати варьируются от крупногабаритных машин для промышленного производства до настольных принтеров для решения профессиональных задач. Объем сборки настольных устройств начинается с 1,3 литров, мощность лазеров достигает 10 Вт, что обеспечивает скорость печати 0,25 литров в час. Промышленное оборудование обычно включает в себя не только сам принтер, но и дополнительные устройства для обеспечения последовательного процесса производства: подготовки порошка к печати и перехода к последующей обработке изделий. К ним относятся станции для смешивания нового и использованного порошка, устройства для контроля охлаждения готовых моделей и устройства для очистки изделий от порошка.

Formlabs Fuse 1

Onsint SM200

Промышленный принтер SM200 c камерой построения 230х230х230 мм позволяет изготавливать тестовые образцы, прототипы механических деталей и функциональные изделия. Он совместим со многими видами полимерных порошков: PA, PS, TPU, PEKK и др. Данное устройство оснащено CO2 лазером мощностью 30 Вт и печатает со скоростью 20 мм/час. Толщина слоя варьируется от 80 до 120 мкм. В принтере предусмотрена система стабилизации рабочей температуры (от 90 до 180°C), что позволяет достичь высокой степени воспроизводимости результата при одинаковых параметрах для выбранного порошка. В качестве дополнительных устройств для налаживания эффективного процесса печати могут быть использованы: устройство для просеивания материала, станция для удаления остатков порошка и пескоструйной обработки, дополнительные комплектующие для работы с высокотемпературными материалами.

Farsoon Flight HT403P

Stratasys H350

Преимущества и недостатки

Преимущества

Конкурентная цена изделий при серийности до 1000 шт

Объем рабочей камеры промышленных SLS принтеров может достигать 1000x500x450 мм и более, скорость построения при таких размерах составляет 15 литров в час. SLS позволяет максимально укомплектовать рабочее пространство принтера и производить крупные партии изделий, не опасаясь их слипания. Объекты внутри камеры можно располагать не только горизонтально, но и вертикально, заполняя весь объем камеры. Это позволяет минимизировать время построения и стоимость печати в пересчете на единицу изделия и значительно сократить расходы порошка. Таким образом технология обеспечивает конкурентную цену при изготовлении крупных партий.

Нет необходимости в поддержках

Ключевая особенность данной технологии в том, что при печати изделий не требуется построение вспомогательных поддержек. Роль поддерживающей структуры выполняет не использованный при печати порошок. Это достигается за счет высокой плотности нанесения порошкового материала на платформу построения. Уплотненный слой порошка вбирает в себя тепло, сообщаемое лазером при расплавлении частиц, и оно равномерно распределяется от точки воздействия лазера по всему объему детали. Этот фактор исключает необходимость в дополнительных структурах, так как благодаря поддерживающему слою порошка исключается ее деформация и коробление.

Отсутствие внутренних напряжений

Благодаря предварительному нагреву камеры построения не только увеличивается скорость построения моделей, но и снижаются остаточные напряжения внутри структуры готового изделия. Это исключает необходимость в последующей термической обработке для снятия напряжений, обеспечивает хорошие механические свойства и прочность, соизмеримую с качеством метода литья под давлением.

Недостатки

Пористость

Детали, напечатанные по SLS технологии обладают пористостью за счет захваченного воздуха во время уплотнения порошка и сборки детали. Степень пористости зависит от используемого сырья, формы и гранулометрического состава порошка, а также теплового режима в камере построения. Для улучшения механических свойств детали пористость необходимо свести к минимуму. Это возможно, если исходный материал имеет высокую текучесть и высокую плотность нанесения.

Усадка

При остывании изделия происходит его усадка. Чтобы избежать коробления детали, необходимо контролировать равномерность охлаждения и обеспечить медленный процесс остывания. Резкий перепад температур может привести к деформации изделия.

Постобработка после печати (сложности и решения)

Готовые модели извлекают из камеры, отделяют друг от друга и очищают от остатков порошка. Неиспользованный порошок просеивают, перерабатывают и соединяют с новым материалом для повторного использования. Как правило, в оборудовании для SLS печати предусмотрены устройства для переработки, хранения и смешивания вторсырья с новым порошком.

Изделия, полученные технологией SLS, имеют шероховатую структуру. Для получения идеально ровной и гладкой поверхности применяют такие методы постобработки как очистка сжатым воздухом, галтование, шлифовка или абразивная полировка. Эти виды обработки относятся к механическим и имеют ряд несовершенств. Во-первых, они не могут гарантировать унифицированный размер и стандартизированное качество изделий на выходе. Во-вторых, они не рассчитаны на серийное производство, так как осуществляются вручную и требуют большого количества ручных манипуляций. В-третьих, механическая обработка занимает длительное время при пересчете на одно изделие. Учитывая возможность SLS-оборудования изготавливать крупные серии до 1000 штук, данные методы обработки не позволяют технологии конкурировать с литейным производством, несмотря на то, что технология ничуть не уступает литью по качеству готовых изделий.

Обработка поверхности

После завершения основной обработки поверхность изделия можно окрашивать или покрывать лаком. Для достижения водонепроницаемости и электропроводности можно наносить специальное покрытие или производить металлизацию путем нанесения металлического слоя. Самым эффективным способом окрашивания является метод травления или вымачивания в горячей воде. Из-за высокой пористости, характерной для изделий SLS, краска проникает внутрь материала и не изменяет его размеров. Детали полностью погружают в горячую воду с красителем, который проникает внутрь на несколько мм и обеспечивает однородный цвет поверхности. Таким методом рекомендуется окрашивать изделия с размерами не более 20 см по всем осям.

Рекомендации по дизайну

При выборе метода SLS печати можно моделировать объекты любой геометрической формы даже со сложными структурными элементами. Единственным ограничением являются замкнутые полости, из которых невозможно удалить неспекшийся порошок. Для отвода порошка из таких полостей рекомендуется проектировать небольшие отверстия диаметром не менее 5 мм. Лазерное спекание подходит для печати решетчатых структур и сложных поверхностей, что уменьшает вес изделия по сравнению с традиционными методами производства. Что касается размеров детали, они ограничены лишь объемом сборки принтера. В настоящее время индустрия 3D-печати предлагает принтеры с большим объемом сборки (более 200 л), поэтому габариты камеры не являются ощутимым ограничением. Поскольку в SLS не требуются поддержки, для оптимизации использования пространства можно выбрать любую ориентацию деталей.

Применение

Технология SLS позволяет получать прочные и долговечные изделия, которые не уступают по качеству деталям, произведенным традиционными методами. Данный вид печати применяется во многих областях промышленности для производства самостоятельных, готовых к эксплуатации изделий, функционального и быстрого прототипирования, создания тестовых образцов для испытания продукции.

С помощью лазерного спекания можно печатать мелко и крупносерийные партии запчастей для автомобильной и машиностроительной индустрии; огнестойкие детали для аэрокосмической отрасли; подвижные петли и зажимы, крепежные элементы, всевозможные уплотнители и коннекторы технического назначения; технологическую оснастку для изготовления строительных материалов и т.д.

SLS печать делает возможным производство изделий в области медицины и здравоохранения, таких как протезы, имплантаты, ортопедические стельки и медицинские инструменты. Данный метод широко применяется в производстве спортивного снаряжения, спортинвентаря и беговой обуви. Он пользуется спросом в области электроники, оборонной и военной промышленности.

Кейсы

Успешный кейс внедрения технологии SLS в Rawlplug

Выпуск настольных 3D-принтеров с технологией SLS, таких стал революцией в мире 3D-печати. Эти принтеры доступны по цене, отличаются высоким качеством, простотой использования и компактностью. Благодаря 3D-печати создание прототипов, необходимых для разработки новых продуктов, может выполняться быстрее и точнее, что очень важно для такой компании как Rawlplug, занимающейся производством дюбелей и штепсельных вилок.

В настоящее время Rawlplug использует технологию настольной 3D-печати SLS для ускорения процесса проектирования и разработки новых продуктов. По словам инженера-конструктора Rawlplug, 3D-печать SLS с помощью Lisa Pro позволяет им тестировать различные решения и варианты продукта, тем самым сокращая количество изготовленных прототипов и время, затрачиваемое на них. Они создают прототипы для проверки геометрии продуктов и их пригодности для использования. Затем детали производят методом литья под давлением в больших масштабах. Компания установила систему, в соответствии с которой они начинают печатать в пятницу днем, а к утру понедельника детали, напечатанные на 3D-принтере, уже готовы. Это пример того, как можно адаптировать рабочий процесс, чтобы получить максимальную отдачу от настольного 3D-принтера SLS.

Высокопроизводительный электрический мотоцикл Mission Motors

Компания Mission Motors, Сан-Франциско стремилась создать принципиально новый дизайн высокопроизводительных мотоциклов. Новая модель предполагала наличие электрической трансмиссии, интегрированного шасси и элементов управления для превосходной управляемости, а также улучшенного асинхронного двигателя переменного тока для повышения производительности, с сохранением фокуса на экологичность.

В результате длительной работы команды дизайнеров был создан высокопроизводительный мотоцикл, получивший название супербайк Mission One R, отличающийся рядом сложных конструктивных элементов. Чтобы упростить мотоцикл, конструкция мотоцикла требовала объединения всех приборов в одну компактную интегрированную конструкцию. К сожалению, такую ​​конструкцию было бы практически невозможно изготовить с использованием традиционных производственных процессов, тогда Mission Motors обратилась к методу SLS печати.

Выбор технологии SLS для создания полностью функциональной интегрированной приборной панели для нового электрического мотоцикла позволил Mission Motors создать приборную панель, которая могла бы поместиться непосредственно на мотоцикле. Традиционная обработка с ЧПУ не смогла бы создать сложные внутренние структуры, которые можно было бы легко создать с помощью SLS.

Великолепный супербайк не только приятен для глаз и окружающей среды, Mission One R также является успешно реализованной моделью полностью электрического мотоцикла, который считается высокопроизводительным гоночным мотоциклом, развивающим скорость более 250 км/час на одной передаче.

Заключение

SLS печать является одной из лучших аддитивных технологий на современном рынке. Технология находится в процессе непрерывного совершенствования, а благодаря разработке нового оборудования с небольшими габаритами и демократичными ценами она становится все более распространенной в промышленном производстве. Разработчики оборудования уделяют больше внимания решениям, которые помогают сделать технологию SLS высокоэффективным инструментом, повышающим производительность и рентабельность предприятий.

Заказать SLS-принтеры или другие промышленные решения можно по этой ссылке

По всем вопросам, вас с удовольствием проконсультируют наши специалисты, обратится к ним можно любым удобным способом:

Источник