Что такое селективное лазерное спекание (SLS) 3D-печать

Селективное лазерное спекание или 3D-печать SLS — это популярная технология, используемая многими предприятиями, любителями и изобретателями, которым нужны качественные 3D-печатные детали. Процесс включает в себя использование лазерного луча, управляемого моделью САПР, для плавления порошкообразного материала, в результате чего создается 3D-печатная модель.

Печать SLS уникальна. Тем не менее, это требует повышенных знаний и понимания для лучшего использования. Эта статья ответит на вопрос, что такое селективное лазерное спекание, представив концепцию 3D-печати SLS. Затем он обсудит процесс и то, как вы можете применить его к своему проекту. Читайте дальше!

Обзор:что такое SLS-печать?

SLS-печать — это технология, которая включает сплавление порошкообразных материалов с помощью лазера для формирования жесткой 3D-модели. Большинство предприятий предпочитают его из-за его высокой точности и пригодности для изготовления геометрически сложных изделий.

Краткая история SLS-печати <сильный>

Карл Декард и Джо Биман, студент и профессор машиностроения Техасского университета, разработали технологию SLS AM. Этот метод представляет собой технологию плавки в порошковом слое (т. е. он включает использование тепловой энергии для выборочного плавления областей порошкового слоя) и был запатентован в 1980 году.

Благодаря значительному усовершенствованию метода, он подходит для многих материалов, таких как пластик, керамика и стекло. Следовательно, он получил широкое распространение, как стереолитография и процесс моделирования наплавленного осаждения, хотя он дорогой и сложный.

Как работает 3D-печать SLS?

SLS 3D-печать — это уникальная технология, известная точностью, точностью и качеством 3D-печатных деталей. Ниже приведено пошаговое руководство о том, как это работает:

Подготовить файлы САПР

Создайте файл САПР с помощью программного обеспечения САПР и экспортируйте его в формат файла для 3D-печати (например, OBJ или STL). Укажите параметры печати, ориентацию и расположение моделей, расчетное время печати и нарезку. После подготовки файлов САПР отправьте инструкции на принтер.

Подготовить принтер

Подготовка 3D-принтера зависит от типа используемого принтера. Вам может потребоваться обширное обучение работе с традиционными 3D-принтерами SLS, чтобы подготовить их. Для настольного SLS-принтера у вас есть что-то простое и эффективное.

Печать

Оператор укладывает порошкообразный материал на платформу (порошковый слой), расположенную в рабочей камере. Затем 3D-принтер SLS спекает порошок с помощью лазера в определенных частях платформы под контролем дизайна САПР.

Это создает твердую 3D-печатную деталь в массе нерасплавленных порошковых материалов. После сплавления платформа опускается на один слой в камеру сборки, и процесс повторяется.

Охлаждение

Камера построения медленно остывает внутри и снаружи корпуса для печати, чтобы обеспечить оптимальные механические характеристики 3D-модели.

Постобработка

Оператор извлекает готовую деталь из камеры сборки и отделяет ее от нерасплавленных порошковых материалов. Нерасплавленные порошковые материалы подлежат вторичной переработке, а напечатанная на 3D-принтере модель может быть подвергнута постобработке.

Преимущества SLS-печати <сильный>

SLS 3D-печать является популярной технологией в нескольких отраслях благодаря своим преимуществам. Ниже приведены несколько преимуществ этого процесса.

Нет необходимости в поддерживающих конструкциях

SLS не требует специализированных поддерживающих структур, в отличие от других процессов аддитивного производства, например, стереолитографии (SLA) и моделирования методом наплавления (FDM). Это связано с присутствием неспеченного порошка во время печати.

Возможность создавать сложные дизайны

Благодаря опорной структуре 3D-печать SLS подходит для создания очень сложных конструкций. Благодаря этой технологии дизайнеры могут исследовать и раскрывать различные возможности дизайна, недоступные при традиционном процессе. Еще одно уникальное преимущество SLS с точки зрения дизайна заключается в том, что конструктор может объединять сложные сборки, требующие нескольких деталей, в одну.

Высокая производительность

SLS 3D-печать — одна из самых быстрых технологий аддитивного производства без потери функциональности готовой детали. По сравнению с методами наложения слоев, такими как FDM, этот процесс также очень точен.

Производительность высока благодаря максимальному увеличению пространства сборки 3D-принтера, что позволяет ему работать с несколькими деталями. Это также займет время постобработки.

Конкурентоспособная цена за деталь

Стоимость одной части использования процесса возможна только после учета стоимости владения оборудованием, материалов и труда. 3D-печать SLS имеет меньшую стоимость за деталь из-за следующего

• Он может производить больше деталей за весь срок службы.
• Это сводит к минимуму потери порошковых материалов лазерного спекания, поскольку неспеченные материалы подлежат вторичной переработке.
• Его рабочий процесс автоматизирован, что снижает количество человеческих ошибок и повышает производительность.

Простое изменение дизайна

Печать SLS позволяет легко модифицировать дизайн. Таким образом, конструкторы могут создавать прототипы и детали для конечного использования, используя одно и то же оборудование и материалы. Эта простота модификации обеспечивает меньшие затраты времени и средств по сравнению с традиционными процессами.

Недостатки печати SLS <сильный>

Несмотря на то, что аддитивное производство SLS популярно в нескольких отраслях, оно также имеет недостатки. Ниже приведены некоторые из них, на которые вам следует обратить внимание:

Ограничение по сырью

Это ограничение на типы материалов, подходящих для SLS AM. Технология подходит для пластиковых полимеров, керамики и стекла, чаще всего нейлона. Поэтому для тех, кто ценит преимущества SLS, ограничение сырья может быть ограничительным.

Факторы здоровья

Сырье, используемое в SLS-печати, представляет собой порошкообразную форму, и его можно вдохнуть, если не соблюдать осторожность. Это может привести к ряду заболеваний, таких как астма и рак. Кроме того, производителям приходится много тратить на то, чтобы операторы носили перчатки, маску с воздушным фильтром и другие надлежащие средства защиты тела.

Стоимость принтеров SLS

Как правило, принтеры SLS имеют высокую стоимость. Хотя настольный SLS-принтер дешевле традиционных, его цена выше по сравнению с другими технологиями, такими как SLA и FDM.

Сложная постобработка

Детали, напечатанные на 3D-принтере SLS, имеют грубую текстуру и подходят для механических и испытательных целей. Их сложный дизайн и текстура затрудняют выбор правильного метода постобработки. Например, крашение предпочтительнее краски из-за простоты в работе. Однако окрашивание также может увеличить размер детали, что делает его непригодным для отделки изделий, где размеры должны быть сохранены.

Материалы селективного лазерного спекания

Материалы SLS всегда имеют порошкообразную форму и включают в себя пластиковые полимеры, керамику и стекло. Из многих материалов полиамиды/нейлоны являются наиболее распространенными из-за их идеального поведения при спекании и механических свойств (например, долговечности, устойчивости к окружающей среде и ударопрочности). В SLS-печати используется множество вариантов, каждый из которых подходит для разных отраслей. Ниже приведены варианты, которые вы можете применить к своему проекту.

Нейлон 11

Нейлон 11 изготовлен из касторового масла. Он обладает более высокой пластичностью, гибкостью, прочностью, ударопрочностью, химической стойкостью, низкой абсорбцией и износом. Следовательно, он идеально подходит для изготовления деталей, требующих живого шарнира, например приспособлений и приспособлений, защелок, зажимов и петель.

Нейлон 12

Нейлон 12 — наиболее распространенный материал для 3D-печати SLS, известный своей универсальностью, высокой ударопрочностью и термостойкостью, долговечностью и стабильностью в различных условиях окружающей среды. Он также имеет отличную детализацию и точность размеров, что делает его подходящим материалом для высокопроизводительного прототипирования. Он также жесткий и прочный, но немного грубее, чем другие нейлоны, и подходит для изготовления постоянных приспособлений, приспособлений и инструментов.

Нейлон 12 GF

Nylon 12 GF — это стеклонаполненный композитный материал для 3D-печати SLS. Он обладает отличной механической жесткостью, превосходной размерной стабильностью, термостойкостью и хорошей обработкой поверхности, что делает его пригодным для использования в различных промышленных средах.

Нейлон с алюминиевым наполнителем

Нейлон с алюминиевым наполнителем подходит для деталей с сильным металлическим блеском. За счет алюминиевой части он жесткий и обладает высокой теплопроводностью. Однако он не является электропроводным. Материал подходит для быстрой оснастки и приспособлений.

Нейлон с наполнителем из углеродного волокна (PA-FR)

Нейлон с наполнителем из углеродного волокна — это материал, известный своей жесткостью и малым весом. Он подходит для изготовления продуктов, применимых в условиях высоких повышенных температур или в условиях высокой производительности. К ним относятся производство спортивного инвентаря, быстрые инструменты, дроны и гонки.

Параметры постобработки SLS-печати

После печати вы можете напрямую использовать 3D-печатные детали SLS. Однако вы также можете подвергнуть распечатанные детали другим опциям постобработки. для лучшей эстетики или функциональности. Общие параметры постобработки включают:

Дробеструйная обработка

Дробеструйная обработка является распространенным методом постобработки, который включает в себя нанесение абразивных материалов на поверхность. Используемые материалы представляют собой стеклянные или пластиковые «шарики», подходящие для получения гладкой поверхности или удаления заусенцев с поверхности материала. При дробеструйной очистке размеры детали незначительно изменяются. Следовательно, он не подходит для частей, где важны детали.

Полировка

Полировка — это еще один метод постобработки для получения 3D-печатной детали с гладкой и блестящей поверхностью. Он включает в себя очистку поверхности и применение химической обработки. Полировка важнее эстетики. Например, в автомобильной промышленности он используется для достижения значительного зеркального отражения.

Гальваническое покрытие

Гальваника — это процесс, который включает покрытие спеченной детали другим металлом с помощью электрохимической установки. Здесь спеченная часть является катодом, а металл покрытия — анодом. Оба погружены в раствор, и при пропускании постоянного тока металл покрывает спеченную деталь. 3D-печатные детали, подвергнутые гальванопокрытию, становятся электропроводными с повышенной прочностью и функциональностью. В зависимости от материала, используемого для покрытия, он также может стать эстетически привлекательным.

Окрашивание

Окрашивание включает в себя нанесение красителей или пигментов на 3D-печатную деталь для достижения эстетики. Отпечатанная деталь очищается и погружается в емкость с красителем. В зависимости от типа красителей вам может понадобиться клей. Крашение приводит к полному покрытию внутренней и внешней поверхности и проникает в деталь на глубину. При использовании он может увеличить размер детали, что делает его непригодным для продуктов, требующих контроля размера детали.

Рисование

Покраска включает в себя нанесение нескольких веществ, таких как пигмент, краска или цвет, на 3D-печатную деталь. Детали, напечатанные SLS 3D, могут быть окрашены с учетом износостойкости, твердости поверхности, водонепроницаемости, а также ограничительных отметок и пятен. Покраска также увеличивает размер детали. Следовательно, он может не подходить для продуктов, для которых важно контролировать размер детали.

Типы SLS-принтеров

Все принтеры SLS работают на основе ранее выделенных процедур. Однако существуют различия в зависимости от типа лазера, объема сборки и 3D-дизайна. На рынке существует множество типов SLS-принтеров. Однако в основном они делятся на две категории, а именно:

· Традиционные 3D-принтеры с селективным лазерным спеканием <сильный>

Традиционные 3D-принтеры SLS — это правильные принтеры для сервисных бюро и крупных предприятий из-за их высокой цены и большого объема печати. Они используют один или несколько мощных лазеров для спекания и требуют инертной среды для предотвращения окисления и деградации порошкообразного материала.

Традиционные 3D-принтеры SLS занимают много места, а самый маленький из них занимает около 10 м². Они также имеют высокую стоимость, стартовая цена составляет около 100 000 долларов. Следовательно, они недоступны для многих предприятий.

· Настольные промышленные принтеры селективного лазерного спекания <сильный>

Настольные промышленные SLS-принтеры отличаются от традиционных принтеров тем, что в их возможностях есть компромисс. Компромиссы могут заключаться в более низком качестве деталей и сложных ручных рабочих процессах, что повлияет на их использование в промышленных и производственных условиях. Они имеют небольшой размер по сравнению с традиционными принтерами, но с меньшим объемом сборки. Тем не менее, они производят качественные детали.

Промышленное применение SLS-печати

SLS 3D-печать — это распространенный процесс, используемый при разработке продуктов во многих отраслях. Ниже приведены несколько отраслей, использующих эту технологию, и примеры ее промышленного применения.

· Аэрокосмическая промышленность <сильный>

Некоторые детали, используемые в аэрокосмической промышленности, обычно изготавливаются с помощью технологии 3D-печати SLS. Такие авиакомпании, как Emirate, используют эту технологию для изготовления деталей салона и салона самолета, таких как кожухи видеонаблюдения и вентиляционные решетки.

· Автомобильная промышленность <сильный>

Технология печати SLS позволяет внедрять инновации в автомобильную промышленность. Например, конструкторы автомобилей могут улучшать дизайн автомобилей быстрее, чем другие традиционные технологии в автоспорте. Это видно по тому, как Alfa Romeo использует 3D-печать SLS для улучшения аэродинамики своих автомобилей.

· Потребительская промышленность <сильный>

Потребительская промышленность также использует SLS-печать при производстве нескольких продуктов. Например, компания по производству предметов роскоши Chanel использует технологию SLS в производстве щеточек для туши. С помощью этой технологии Chanel удалось оптимизировать дизайн щеточки для туши.

Другие области применения включают использование в обувной продукции, где такие компании, как Adidas, используют технологию для производства индивидуальных стелек и сандалий.

· Здравоохранение <сильный>

С помощью 3D-печати SLS производятся детали, известные своей повышенной жесткостью, что является обычным свойством, необходимым в отрасли здравоохранения. Здесь он подходит для изготовления готовых к использованию медицинских устройств для конкретных пациентов на месте. К ним относятся протезы и ортопедические изделия (т. е. протезы конечностей + скобы), а также хирургические модели и инструменты.

RapidDirect – SLS-печать Сервис <сильный>

Селективное лазерное спекание популярно во многих отраслях благодаря точности, аккуратности, производительности и другим преимуществам. Освоение технологии может прийти только с любящим исследования умом. Поэтому в статье понятие представлено максимально простым образом. Метод прост; тем не менее, аутсорсинг правильной службы — это правильный подход, чтобы испытать наилучший процесс селективного лазерного спекания.

Служба печати RapidDirect SLS — одна из лучших служб SLS, которые вы можете найти. С нашей командой опытных инженеров в области технологий у вас больше шансов получить проект без заминок и с гарантией качества.

Мы сертифицированы по стандарту ISO 9001:2015 и располагаем ресурсами для производства высококачественных деталей с использованием SLS. Обращаясь к нам на аутсорсинг, вы получаете быстрое выполнение заказа, расчет стоимости и анализ DfM сразу после загрузки файла дизайна.

Часто задаваемые вопросы <сильный>

Могу ли я использовать SLS-печать для небольших объемов производства?

Да, вы можете использовать 3D-печать SLS для небольших тиражей. В настоящее время это альтернатива литью под давлением для небольших тиражей. Здесь технология подходит для изготовления деталей сложной формы и геометрии.

Можно ли использовать SLS-печать для быстрого прототипирования?

Да, вы можете использовать 3D-печать SLS для быстрого прототипирования функциональных полимеров. Он лучше, чем другие методы, такие как FDM и SLA, благодаря высокой степени свободы проектирования и точности. Следовательно, детали, изготовленные с использованием этой технологии, имеют хорошие и стабильные механические свойства.

В чем разница между SLS и SLM?

SLS-печать и SLM-печать — две популярные технологии 3D-печати с уникальными свойствами и функциями. SLS включает в себя использование лазера для плавления порошкообразного материала путем повышения температуры материалов до температуры ниже их точки плавления. Он совместим с пластиковыми полимерами, такими как нейлон, стекло и керамика. С другой стороны, SLM сплавляет порошкообразные материалы, повышая их температуру плавления. Он подходит для металлических материалов.

В чем главный недостаток 3D-принтера SLS?

Основным недостатком, с которым сталкиваются производители при использовании этого процесса, является ограничение сырья. В настоящее время этот метод подходит только для пластиковых полимеров, таких как ПА-11, ПА-12, ПЭЭК. Поэтому этот процесс и его преимущества не подходят для других материалов, таких как металлы, которые более распространены в производстве.