Селективное лазерное спекание sls

SLS или Selective Laser Sintering — технология аддитивного производства, основанная на послойном спекании порошковых материалов (полиамиды, пластик) с помощью луча лазера.

Что лучше печатать: прочные и точные промышленные изделия для функциональных тестов, объекты со сложной геометрией, детали механизмов и двигателей, небольшие партии готовых изделий.

Недостатки: высокая стоимость расходных материалов и оборудования.

Альтернатива: металл — SLM (сплавление металлических порошков, выше прочность); пластик — FDM (себестоимость ниже, хуже качество поверхностей и детализация).

Технологию SLM часто путают с другой схожей порошковой технологией 3D-печати — SLM. Главное различие этих процессов в том, что SLS-технология производит лишь частичное плавление поверхности частиц, необходимое для спекания их вместе. В свою очередь технология SLM (сплавление материала) обеспечивает полную лазерную плавку частиц, необходимую для построения монолитных изделий.

Преимущества технологии селективного лазерного спекания

  • Прекрасные механические свойства готовой продукции: высокая прочность, точность построения, качественные поверхности.
  • Оборудование для SLS-печати оснащается большими камерами построения (до 750 мм), что позволяет изготавливать большие изделия или целые партии небольших объектов за одну печатную сессию.
  • Не требует материала поддержки: процесс практически безотходен, неиспользованный материал может повторно использоваться для печати.
  • Высокая производительность: SLS-принтеры не нуждаются в полном расплавлении частиц материала, что позволяет им работать гораздо быстрее других порошковых 3D-принтеров.

Процесс изготовления объектов по технологии SLS

Процесс печати по технологии Selective Laser Sintering заключается в послойном спекании частиц порошкообразного материала до образования физического объекта по заданной CAD-модели. Спекание материала происходит под воздействием луча одного или нескольких лазеров. Перед началом процесса построения расходный материал разогревается почти до температуры плавления, что облегчает и ускоряет работу SLS-установки.

Процесс построения по технологии SLS аддитивен. То есть «выращивание» изделия происходит слой за слоем снизу вверх. Специальный равняющий механизм подает порошок из камеры с расходным материалом в камеру построения. Затем лазер «прожигает» слой изделия на основе компьютерной модели. После этого в камеру построения подается следующий слой материала. Процесс повторяется до тех пор, пока объект не будет полностью построен. В ходе печати платформа построения постоянно опускается вниз (шаг равен толщине печатного слоя). Таким образом, зона взаимодействия материала и луча лазера всегда находится на одном уровне.

Читайте также:  Помогите придумать электронную почту

Как было сказано выше, SLS-процесс не нуждается в использовании специальных материалов поддержки. В качестве опорных структур для строящейся модели здесь выступает неиспользованный порошок (который после извлечения готового объекта очищается и может снова использоваться для печати).

Материалы для SLS-печати

3D-принтеры, работающие по технологии SLS, используют для печати различные виды порошковых пластиков. Оборудование компании 3D Systems работает с промышленными материалами серии DuraForm:

DuraForm EX Natural — ударопрочный жесткий материал белого цвета;
DuraForm EX Black — ударопрочный материал черного цвета, по свойствам аналогичен полипропилену и инженерному ABS;
DuraForm Flex — гибкий резиноподобный износостойкий материал;
DuraForm FR 100 — огнестойкий инженерный пластик, подходит для производства аэрокосмических деталей;
DuraForm GF — жесткий инженерный пластик, повышенная термостойкость и изотропные свойства;
DuraForm HST Composite — прочный и термостойкий материал белого цвета;
DuraForm PA — инженерный материал с высокой детализацией и качеством поверхности;
DuraForm ProX™ — универсальный прочный материал белого цвета, используемый в 3D-принтерах серии ProX.

Выбор SLS-принтера

Компания Globatek.3D является официальным дилером производителей оборудования для селективного лазерного спекания порошковых материалов. Если вам нужна помощь в выборе 3D-машины, дополнительная информация о возможностях и сферах применения подобного оборудования, пожалуйста, позвоните по телефону +7 495 646-15-33, и наши консультанты ответят на все ваши вопросы.

Селективное лазерное спекание — это метод аддитивного производства, который заключается в спекании мелкодисперсного порошкового (обычно, металлического) материала с помощью лазера. Процесс нацеливания лазера осуществляется автоматически по заранее созданной 3D-модели, которая может быть создана в графическом редакторе.

Содержание

История [ править | править код ]

Метод селективного лазерного спекания был разработан и запатентован в результате совместной работы доктора Карла Декарда и научного руководителя, доктора Джо Бимана в Техасском университете в Остине в середине 1980-х годов при поддержке Агентства по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам США [1] . Декард и Биман участвовали в создании компании для продвижения технологии селективного лазерного спекания на рынок, однако фирма была выкуплена в 2001 году конкурентами — компанией 3D Systems [2] . С 2014 года технология является общедоступной, в связи с истекшим сроком последнего заявленного патента [3] .

Читайте также:  Программа для пакетного изменения размера изображений

Технология [ править | править код ]

Для создания изделия путем селективного лазерного спекания на поверхность подложки наносится слой порошка, поступающий из емкости подачи, и равномерно распределяется с помощью устройства выравнивания. Включается лазер, луч которого, направляемый подвижными зеркалами и фокусирующей линзой, по сгенерированным 3D-моделям сканирует поверхность нанесенного слоя порошка и формирует первичный слой изготавливаемого объекта методом спекания. Таким образом оказываются спеченными те области, которые соответствуют текущему срезу изделия. После завершения сканирования подвижное дно рабочей камеры опускается на толщину наносимого слоя порошка, тем самым переходя к следующему срезу изделия. При необходимости, на поверхность сканирования добавляется порошок, так как в процессе работы он расходуется. Дойдя до верхней точки модели, процесс останавливается, платформа с готовым изделием поднимается для очистки от неиспользованного порошка.

Применение [ править | править код ]

В качестве порошка для изготовления изделий селективным лазерным спеканием могут использоваться как однокомпонентные материалы, так и порошковые смеси. По сравнению с другими методами аддитивного производства, селективным лазерным спеканием можно изготавливать детали из относительно широкого диапазона коммерчески доступных порошкообразных материалов. К ним относятся полимеры, такие как нейлон (чистый, стеклонаполненного, или с другими наполнителями) или полистирол, керамика, стекло, металлы, включая сталь, титан, смеси сплавов, композиционных материалов.

Селективное лазерное спекание используется по всему миру, так как позволяет легко и быстро производить изделия сложной формы на основе цифровых данных. Первоначально данным способом создавались прототипы и модели на раннем этапе конструирования, однако сейчас метод широко используется в производстве окончательных продуктов. Сфера применения 3D-печати методом селективного лазерного спекания обширна: детали силовых установок, авиастроение, машиностроение, космонавтика. В последнее время технология используется для создания предметов искусства и дизайна.

Начинается самое интересное и малоизвестное в 3D печати это направление по печати металлов.
Первый способ печати металлов это — Селективное лазерное спекание (Selective Laser Sintering, SLS)
Рассмотрим подробнее этот способ.
Для тех, кто прочитал статью про стереолитографию Стереолитография SLA и про 3DP 3DP будет не сложно провести аналогию.
1. Есть ванна с металлическим порошком.
2. Есть лазер, который своей энергией спекает материал в определенной зоне.
3. Такая процедура повторяется слой за слоем и образуется целостное изделие.

Читайте также:  Программа для обновления драйверов материнской платы

Отличия от 3DP — в ванне металлический порошок и лазер
Отличия от SLA — лазер разогревает материал(порошковый, а не жидкий), а не засвечивает его ультрафиолетом.
Смотрим видео.
Пластик


Производители и обозреватели, посмотревшие у них пишут, что не нужны поддержки в процессе печати т.к. образец находится в порошковой среде и деваться некуда, а на практике все же приходится их делать. В пластике под детали менее 0.5 мм. А в металле по большинству элементов, расположенных в воздухе нужна поддержка т.к. металл при застывании может сместится под силой тяжести. Но выглядит это потрясающе, когда из металлической кучи, получается деталь.
Точность при изготовлении доходит до 16 микрон = 0.016 мм. К сожалению, в России таких станков единицы, но все же есть.
Материалы(металлы):
— Сталь
— Нержавеющая сталь
— Кобальт-хром
— Титан
— Алюминий (в аргоновой среде)
— Медь
— Золото
— Серебро
Скажу по секрету, что золотом и серебром никто не печатает в заказном порядке т.к. большой расход порошка. В связи с тем, что порошок вокруг изделия идет на выброс.

Изделие после печати необходимо механически обработать, т.к. поверхность получается шершавой и необходимо удалить первоначальную поддержку. Пластику необходима пескоструйная обработка от остатков порошка.

Плюс печати в создании небольших, но точных по сложной геометрии изделий. Необходимы изделия для того, что высоко летает, глубоко плавает и быстро ездит т.е. детали, работающие в тяжелых условиях.
После печати поддаются металлообработке, например, закаливанию.
Но опять же, есть смысл напечатать поршень, но не всегда, а коленвал нужно отливать.

Эта технология нашла себя бесспорно и уже идет дальше.
Первый этап развития уже был пройден
1 млн. евро и ваш станок вырастит деталь, а потом её обработает фрезой как 9-ти координатный станок с ЧПУ.
Думаю, что дальше больше.

В определенных направлениях принтеры достигли пика развития и теперь будет их унификация с другими станками и машинами, чтобы человек стал только контролером в производстве, но далеко не всех вещей.
Картинки, как всегда.

Leave a Reply

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

You may use these HTML tags and attributes:

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>