Лазерное спекание 3d принтер

Лазерное спекание 3d принтер

SLS Selective Laser Sintering

Скорость печати
Цвета
Материалы
Поверхность
Область печати (мм)
Толщина слоя
Наши принтеры
Срок изготовления

Технология 3D-печати SLS – методика изготовления трехмерных изделий посредством выборочного лазерного спекания. Одна из характерных особенностей рассматриваемой технологии заключается возможность печати без использования поддержки. Готовые изделия могут отличаться сложной геометрией. Также они характеризуются высокой точностью изготовления.

Принцип создания моделей SLS

Сразу следует рассказать о различиях таких технологий трехмерной печати, как SLS и SLM. Первую технологию достаточно часто путают со второй, так как у них действительно есть общие признаки. Однако есть и серьезное отличие. Так, SLS-технология подразумевает изготовление детали посредством частичного плавления слоев, что приводит к спеканию двух слоев друг с другом. В SLM-технологии осуществляется полное расплавление частиц.

Как и во многих других технологиях трехмерной печати, в этом случае печать начинается с подготовки проекта. В память SLS-принтера загружается эскиз модели, которую надо отпечатать, после чего на основе этих сведений разрабатывается алгоритм послойного нанесения расходного материала. Когда разработка алгоритма 3D-печати подходит к завершению, начинается непосредственно изготовление трехмерной модели. Порядок следующий:

  • Расходный материал предварительно разогревается до температуры, близкой к температуре плавления.
  • Раздающий механизм подает на платформу построения расходный материал из камеры его хранения.
  • Включается мощный лазер, который проходит по контуру детали и разогревает расходный материал.
  • После того, как первый слой материала будет нанесен и сформирован, на него наносится второй слой.

В процессе трехмерной SLS-печати платформа построения опускается каждый раз, когда формирование нового слоя подходит к завершению. Примечательно, что поддерживающие материалы для изготовления деталей не требуются независимо от сложности и размера изготавливаемой модели. Это связано с тем, что для поддержки модели в процессе печати используется незапеченный порошок, который после работы удаляется с платформы.

В конструкции принтера для трехмерной печати, основанного на технологии SLS, помимо мощного лазера и передвигающейся сверху вниз платформы построения встречаются и другие элементы. Среди них камера, внутри которой располагается расходный материал для спекания. Также в конструкции предусмотрен равняющий ролик – его задача заключается в разравнивании порошка перед включением лазера. Внутри есть и линзы для лазера.

Достоинства технологии SLS

Данная технология изготовления трехмерных деталей характеризуется большим количеством достоинств. Так, готовые изделия отличаются хорошими механическими свойствами, среди которых прочность, высокая точность построения и гладкость поверхности. Благодаря этому готовые изделия пользуются востребованностью в ряде научных сфер, в инженерной и аэрокосмической областях. Стоит упомянуть и другие преимущества материалов:

  • Большие размеры изготавливаемых деталей. Современные SLS-принтеры способны создавать модели, высота и ширина которых достигают 750 мм. Благодаря этому свойству технология пригодна как для оперативного изготовления крупных объектов, так и для мелкосерийного изготовления небольших.
  • Нет потребности в материале поддержки. Как уже было отмечено, в качестве поддерживающего состава используется тот же порошок, из которого выпекается изделие. За счет этого затраты на изготовление моделей несколько снижаются, как и затраты труда на последующее отделение поддержки от модели.
  • Оперативное изготовление деталей. Так как технология SLS предусматривает неполное расплавление слоев порошка, на распечатку трехмерной модели уходит заметно меньше времени, если сравнивать с другими порошковыми технологиями 3D печати. Это особенно важно в мелкосерийном производстве.
  • Большой выбор материалов. В качестве основы для изготовления модели могут использоваться самые разные материалы. Среди них как полимеры – пластики, полистирол, нейлон и другие – так и сталь, а также песчаные материалы, композиты и сплавы. Свойства готовых моделей также сильно отличаются.

Благодаря такому большому списку преимуществ SLS-печать нашла широкое распространение в промышленной, научной и инженерной сферах. Пока что единственным серьезным недостатком рассматриваемой технологии является высокая стоимость как расходных материалов, так и оборудования, поддерживающего такую печать. По этой причине в бытовых условиях такие принтеры на сегодняшний день практически не встречаются из-за цены.

Используемые материалы для SLS

Несмотря на то, что технология трехмерной SLS-печати была популяризована относительно недавно, для нее уже разработали массу расходных материалов. Наибольшей востребованностью при печати пользуются такие виды:

  • DuraForm EX Natural. Жесткий белый материал, который отличается стойкостью к сильным ударам.
  • DuraForm Flex. Гибкий материал, устойчивый к износу и по своей структуре напоминающий резину.
  • DuraForm EX Black. Черный материал с ударопрочными свойствами, напоминает инженерный ABS.
  • DuraForm FR 100. Особенность этого материала заключается в огнестойкости и высокой прочности.
  • DuraForm HST Composite. Устойчивый к воздействиям высоких температур материал белого цвета.

Также для печати с технологией SLS используется ряд инженерных материалов, из которых создаются детали для аэрокосмической и других важных сфер промышленности и науки. Например, жесткий пластик под названием DuraForm GF, который отличается увеличенной стойкостью к высоким температурам и высокой изотропностью. Для рассматриваемой технологии регулярно разрабатываются новые материалы с уникальными параметрами.

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.

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 (SLS ) — это технология аддитивного производства, в которой используется лазер для спекания порошкообразного пластика в твердую структуру на основе трехмерной модели. SLS отличный выбор для инженеров в разработке собственных продуктов. Низкая стоимость распечатанных 3d моделей, высокая производительность и качественные материалы делают технологию идеальной для целого ряда применений от функционального прототипирования до мелкосерийного производства .

Недавние достижения в области разработки 3d принтеров, материалов и программного обеспечения сделали SLS печать доступной для более широкого круга предприятий и домашнего применения, что позволяет все большему числу компаний и людей использовать данные высокотехнологичные инструменты.

В этом руководстве мы расскажем о процессе селективного лазерного спекания, о различных системах и материалах, доступных на рынке, о том, когда стоит рассмотреть возможности использования селективного лазерного спекания по сравнению с другими аддитивными и традиционными методами производства.

История SLS 3d печати

Селективное лазерное спекание (SLS ) было одной из первых технологий аддитивного производства, разработанной в середине 1980-х годов доктором Карлом Деккардом и доктором Джо Биманом в Техасском университете в Остине. С тех пор их метод был адаптирован для работы с различными материалами, включая пластмассы, металлы, стекло, керамику и порошки различных композиционных материалов.

На сегодняшний день две наиболее распространенные технологии спекания в порошковом слое — на основе пластика, обычно называемую SLS печатью и на основе металла, известные как прямое лазерное спекание металла (DMLS ) или селективное лазерное плавление (SLM ). SLS, SLM, DLMS 3d принтеры работают по одному принципу и различаются в основном мощностью и типом лазеров, наличием интерной среды в области печати, в связи с тем, что металлы при нагревании активно окислются кислородом воздуха, а это в свою очередь может существенно отразиться на прочностных и качественых характеристиках детали. До недавнего времени эти технологии были чрезмерно дорогими и сложными, ограничивая их использование небольшими количествами дорогостоящих или нестандартных деталей, используемых в аэрокосмической промышленности и медицине.

Инновационное развитие в этой области существенно ускорилось в последнее время и SLS печать на основе пластика, в настоящее время готово так же применяться наряду с другими более распространенными технологиями 3D-печати, такими как стереолитография (SLA , DLP) и моделирование методом послойного наплавления (FDM ) и в дальнейшем обязательно получит широкое распространение благодаря доступным и компактным системам. Сравнение SLA, FDM и SLS технологий.

Как работают SLS принтеры

В 3D-принтерах SLS используется мощный лазер для плавления мелких частиц полимерного порошка.

Процесс печати

  1. Порошок диспергируется тонким слоем на верхней части платформы внутри рабочей камеры.
  2. Принтер предварительно нагревает порошок до температуры чуть ниже температуры плавления. Это облегчает лазеру плавить областей порошкового слоя.
  3. Лазер засвечивает поперечное сечение 3D-модели, нагревая порошок чуть ниже или ниже точки плавления материала. Это механически связывает частицы вместе, чтобы создать однин твердый слой. Нераспыленный порошок поддерживает деталь во время печати и устраняет необходимость в специальных опорных конструкциях.
  4. Платформа опускается на один слой в сборочную камеру, как правило, между 50 и 200 микронами, и сьемник наносит сверху новый слой порошка. Затем лазер засвечивает следующий поперечный слой.
  5. Этот процесс повторяется для каждого слоя до тех пор, пока деталь не будет завершена, а готовые отпечатки остаются для постепенного охлаждения внутри принтера.
  6. После охлаждения деталей оператор извлекает сборочную камеру из принтера и переносит ее на станцию очистки, отделяя напечатанные модели и удаляя излишки порошка.

SLS использует лазер для спекания порошкового пластика в твердую структуру на основе трехмерной модели.

Постобработка распечатанных моделей методом селективного лазерного спекания SLS

Постобработка распечатанных моделей методом селективного лазерного спекания требует минимальных затрат времени и труда.

После завершения печати готовые детали необходимо извлечь из сборочной камеры, отделить и очистить от избытка порошка. Этот процесс обычно выполняется вручную на станции очистки с использованием сжатого воздуха и пылесоса.

Детали SLS имеют слегка шероховатую, зернистую поверхность прямо после печати, как наждачная бумага со средней зернистостью. Нейлон предоставляет ряд возможностей для последующей обработки, таких как шлифовка, окраска, эмалирование в печи, металлическое покрытие, склеивание, порошковое покрытие и флокирование.

Переиспользование оставшегося материала в SLS принтерах

Любой избыток порошка, остающийся после извлечения делали, фильтруется для удаления более крупных частиц и может быть переиспользован. Неиспользованный порошок слегка разлагается под воздействием высоких температур, поэтому его необходимо смешать с новым материалом для последующей печати. Эта способность — повторно использовать материал для последующих работ делает SLS одним из наименее затратных методов производства.

Типы SLS принтеров

Все системы селективного лазерного спекания построены вокруг процесса, описанного выше. Основными отличительными особенностями являются тип лазера и объем модели. В разных системах используются разные решения для контроля температуры, распределения порошка и формирования слоев.

Селективное лазерное спекание требует высокого уровня точности и жесткого контроля. Температура порошка вместе с (неполными ) деталями должна контролироваться в пределах 2 ° C во время трех стадий предварительного нагрева, спекания и хранения перед извечением, чтобы минимизировать коробление, внутреннее напряжение и деформацию, вызванную теплом.

Промышленные SLS (DLMS , SLM)

Промышленные SLS используются в различных отраслях, от запасных частей для крупнейшего в мире производителя грузовых автомобилей до космической и медицинской промышленности . Самые большие системы могут печатать детали длиной 1 метр.

В промышленных системах SLS используется один или несколько мощных углекислотных лазеров. Чем больше объем сборки, тем сложнее система. Промышленные SLS требуют инертной среды — азота или других газов — для предотвращения окисления и разложения порошка. Таким образом, промышленное селективное лазерное спекание требует специального оборудования для обработки воздуха. Эти системы также требуют промышленного питания; даже самым маленьким промышленным машинам требуется пространство для установки не менее 10 м² .

Настольные SLS

3d принтеры Benchtop SLS, Formlabs Fuse 1 обеспечивают производительность, сравнимую с промышленными системами, в более компактной, удобной форме.

Benchtop SLS и Formlabs Fuse 1 не требует специализированной инфраструктуры и может легко вписаться в ваше рабочее пространство.

Настольные системы используют диодный или волоконно-оптический лазер вместо CO2-лазеров, используемые в промышленных система, для обеспечения стабильного качества луча при меньших затратах.

Меньший объем сборки настольной машины требует меньшего нагрева. Поскольку порошок подвергается воздействию повышенных температур в течение более короткого периода времени, нет необходимости в инертных газах и специальном оборудовании для обработки воздуха. М еньшее потребление энергии позволяет настольным системам работать от стандартной мощности бытового переменного тока без специализированной инфраструктуры.

В целом, настольные системы предлагают немного меньший объем сборки и более медленную скорость по сравнению с промышленными системами SLS, в обмен на существенно меньшую занимаемую площадь и более низкую стоимость.

Сравнение систем SLS

Настольный SLS Промышленные SLS
Цена Начиная с 10 000 долларов $ 200,000- $ 1000000 +
Объем печати До 165 х 165 х 320 мм До 550 х 550 х 750 мм
Плюсы Доступный
Упрощенный рабочий процесс
Низкие эксплуатационные расходы
Небольшая занимаемая площадь
Большой объем сборки
Высокая производительность
Широкий выбор материалов
Минусы Средний объем сборки Высокая цена
Большая занимаемая площадь
Промышленное питание
Требуется оператор и специальное обучение
Читайте также:  Huawei p20 pro morpho aurora

Сравнение основано на настольной SLS-системе Formlabs Fuse 1 и промышленных SLS-системах EOS и 3D Systems.

Нейлон: материал для прототипирования и производства

Самым распространенным материалом для селективного лазерного спекания является нейлон, популярный инженерный термопласт, любимый своими легкими, прочными и гибкими свойствами. Нейлон устойчив к ударам, химикатам, теплу, ультрафиолету, воде и грязи.

Нейлон идеально подходит для целого ряда функциональных применений, от разработки потребительских товаров до здравоохранения.

Нейлон — это синтетический термопластичный полимер, который принадлежит к семейству полиамидов. Есть две его версии, обычно используемые для селективного лазерного спекания, — это нейлон 11 и 12 или PA11 и PA12.

PA — это сокращенное название полиамида, а цифры представляют количество атомов углерода в материале. Оба материала одинаковы по свойствам, PA11 немного более гибок и ударопрочен, тогда как PA12 более прочный, износостойкий и биосовместимый.

Свойства нейлонов для SLS печати

Нейлон PA12 Нейлон PA11
Предел прочности 50 МПа 48 МПа
Модуль для упругости 1850 МПа 1560 МПа
Относительное удлинение при разрыве 12% 35%
Температура плавления (HDT ) 154 ° С при 0,45 МПа 130 ° С при 0,45 МПа

Нейлон 11 и 12 являются однокомпонентными порошками, но в 3D-принтерах SLS также могут использоваться двухкомпонентные порошки, такие как порошки с покрытием или порошковые смеси. Нейлоновые композиты с алюминидом, углеродом или стеклом разработаны для оптимизации деталей с целью повышения прочности, жесткости или гибкости. В двухкомпонентных порошках спекается только компонент с нижней точкой стеклования, связывающий оба компонента.

Почему выбирают SLS?

Инженеры выбирают селективное лазерное спекание за свободу проектирования, высокую производительность и пропускную способность и низкую себестоимость детали.

Свобода дизайна

Большинство процессов аддитивного производства, таких как стереолитография (SLA ) и моделирование методом послойного наплавления (FDM ), требуют специализированных опорных конструкций для изготовления конструкций с нависающими элементами.

Читайте также:  Python requests set cookie

Для селективного лазерного спекания не требуются опорные конструкции, поскольку во время печати детали окружены порошком маьериала. SLS может создавать ранее невозможные геометрии, такие как динамичные деталей, детали с внутренними компонентами или каналами, другие очень сложные конструкции.

Шина разработана со сложной геометрией для снижения веса.

Инженеры обычно проектируют детали с учетом возможностей производственного процесса .

Поскольку селективное лазерное спекание становится действенным методом производства для растущего числа областей, оно может открыть новые возможности для проектирования и конструирования. SLS может печатать сложные проекты в одном отпечатке, который обычно требует нескольких частей. Это помогает исключить слабые местах традиционной сборки и сократить время производства конечного продукта.

Лазерное спекание может полностью использовать потенциал генеративного дизайна, позволяя создавать легкие конструкции, в которых используются сложные решетчатые конструкции, которые невозможно изготовить традиционными методами.

Высокая производительность и пропускная способность

SLS — самая быстрая технология аддитивного производства для функциональных, долговечных прототипов и конечных деталей. Лазеры, которые расплавляют порошок, имеют гораздо более высокую скорость засветки и являются более точными, чем методы наплавления слоев, используемые в других процессах, таких как промышленные FDM 3d принтеры.

Во время печати можно плотно расположить несколько частей, чтобы максимизировать доступное пространство сборки для каждой машины. Операторы используют программное обеспечевающее оптимизацию каждой сборки для максимальной производительности, оставляя лишь минимальный зазор между деталями.

SLS позволяет операторам упаковывать сборочную камеру как можно большим количеством деталей и печатать их без опор, чтобы сэкономить время при последующей обработке.

Детали могут быть добавлены в сборку, когда печать уже выполняется. Это дает возможность вносить изменения в конструкцию в последнюю минуту или добавлять последовательные итерации прототипа.

Проверенные, долговечные материалы

Ключом к функциональности и универсальности SLS 3D-печати является материал. Нейлон и его композиты — это проверенные, высококачественные термопласты. Н ейлоновые детали спеченные лазером имеют плотность, близкую к 100%, и имеют механические свойства, сравнимые с теми, которые создаются с помощью традиционных методов производства, таких как литье под давлением.

Читайте также:  Всплывающее окно при наведении на ссылку

Сборка шуруповерта — напечатан в Nylon PA 12. Нейлоновые детали могут быть легко подвергнуты последующей обработке для достижения гладкой, профессиональной отделки поверхности.

Нейлон SLS является отличной заменой обычным литьевым пластмассам . Он идеально подходит для функциональных применений, где требуются пластмассовые детали, которые будут работать в тех случаях, когда детали, изготовленные с использованием других методов, со временем разрушаются и становятся хрупкими.

Ссылка на основную публикацию
Крепление к мокрому фасаду
Система «мокрого» фасада была разработана в 50-х годах 20 века в Германии. Оригинальное название WDVS (Wärmedämmverbundsystem) или система термоизоляции. В...
Компьютер не видит принтер кэнон
Практически каждый из нас может сталкиваться с такой проблемой, когда компьютер вдруг перестает видеть принтер, а иногда компьютер не видит...
Компьютер не видит радар детектор sho me
Проверьте, что устройство подключено. А как? Один из часто возникающих вопросов: «Всё настроено, как описано, но не видит радара, пишет...
Крепление телевизора на стену своими руками чертежи
Одним из вариантов размещения плоских телевизоров является их крепление на стену. Такое решение позволяет сэкономить место, при этом все выглядит...
Adblock detector