Što je SLS 3D ispis? Vodič kroz selektivno lasersko sinteriranje

SLS ispis u jednom odlomku

Selektivno lasersko sinteriranje postupak je fuzije u sloju praha. Stroj razastire tanak sloj polimernog praha, laser u tom sloju stapa presjek dijela, a ciklus se ponavlja dok dio ne bude dovršen. Nestopljeni prah ostaje na mjestu i podupire dio, pa potporne strukture nije potrebno konstruirati, ispisivati ni uklanjati. Rezultat je puni termoplastični dio, najčešće od poliamida 12 (PA 12, najlon 12), koji se može koristiti kao funkcionalni prototip ili kao komponenta za krajnju uporabu.

Kako radi selektivno lasersko sinteriranje

1. Priprema i nesting

3D modeli svih dijelova u jednom poslu raspoređuju se u tri dimenzije unutar radnog volumena. To se naziva nesting. Budući da se dijelovi mogu slagati jedan iznad drugoga, jedan ciklus izrade obično sadrži mnogo različitih dijelova iz više narudžbi. Gustoća popunjenosti radnog prostora izravno utječe na trošak po dijelu.

2. Zagrijavanje

Radna komora i prah zagrijavaju se na temperaturu tik ispod tališta polimera. Laser tada treba dodati samo malu količinu energije da stopi prah, što smanjuje toplinska naprezanja i vitoperenje.

3. Sinteriranje sloj po sloj

Nanosač razastire sloj praha, obično debljine oko 0,1 mm. CO₂ laser, vođen zrcalima za skeniranje, iscrtava presjek svakog dijela u tom sloju. Platforma se spušta za jedan sloj i nanosi se sljedeći sloj praha. Cijeli ciklus izrade traje mnogo sati bez operatera.

4. Hlađenje

Blok praha s dijelovima u sebi, koji se često naziva „kolač” (cake), mora se hladiti polako i ravnomjerno prije otvaranja. Hlađenje može trajati koliko i sama izrada. Prerano otvaranje bloka uzrokuje vitoperenje i dimenzijske pogreške, što je jedan od razloga zašto se rokovi isporuke kod SLS-a ne mogu skraćivati unedogled.

5. Vađenje i završna obrada

Dijelovi se vade iz bloka, a rastresiti prah se prikuplja; dio se miješa sa svježim prahom i ponovno koristi. Dijelovi se zatim pjeskare kako bi se uklonio prah koji prianja uz površinu. Neobavezni koraci uključuju površinsku obradu, bojenje i druge tretmane.

Materijali

Standardni materijal za SLS jest PA 12. Pouzdano se sinterira, za poliamid upija malo vlage i daje uravnotežen spoj krutosti, čvrstoće i duktilnosti. Postoje i drugi prahovi: PA 11 za veću duktilnost, PA 12 punjen staklom ili aluminijem za veću krutost te TPU za fleksibilne dijelove. Svaki zahtijeva vlastite parametre stroja, a mnogi pružatelji usluga rade samo s jednim ili dva.

SLS Market ispisuje isključivo bijeli Nylon PA 12. Vodič kroz PA12 najlon opisuje materijal i njegova ograničenja.

Točnost i površina

Opća tolerancija koja se obično navodi za SLS PA 12 iznosi ±0,3 %, uz donju granicu od ±0,3 mm. Za dimenziju od 100 mm može se stoga očekivati odstupanje unutar približno ±0,3 mm, a za dimenziju od 200 mm unutar približno ±0,6 mm. Glavni je izvor odstupanja skupljanje tijekom hlađenja, a ono ovisi o geometriji, debljini stijenke i položaju dijela u radnom prostoru. Velike ravne površine najsklonije su vitoperenju.

Površina je mat i blago zrnata jer čestice praha prianjaju uz rastaljenu konturu svakog sloja. Linije slojeva daleko su manje vidljive nego kod dijelova ispisanih filamentom. Pjeskarenje ujednačava površinu; daljnji koraci površinske obrade čine je glađom na dodir. SLS dio nema sjaj brizganog dijela ako se dodatno ne obradi.

Mehanička svojstva gotovo su izotropna. Čvrstoća u smjeru izrade nešto je niža nego unutar sloja, ali razlika je mala u usporedbi s ispisom filamentom.

Tipična pravila konstruiranja

Ovo su uobičajene industrijske smjernice za laserski sinterirani PA 12. Točne granice ovise o stroju, parametrima i geometriji.

Budući da nema potpora, značajke koje su drugdje skupe u SLS-u ne koštaju ništa dodatno: podrezi, unutarnji kanali, rešetkaste strukture, integrirane šarke i više funkcija objedinjenih u jednom dijelu.

Što određuje trošak SLS dijela

SLS nema trošak alata, pa cijenu dijela određuje to koliki dio radnog prostora zauzima.

• Volumen dijela. Količina sinteriranog materijala.
• Gabaritne dimenzije i slaganje. Glomazan, šupalj oblik zauzima radni prostor koji se ne može iskoristiti za druge dijelove. Oblici koji se dobro slažu jeftiniji su.
• Visina u radnom prostoru. Vrijeme izrade raste s brojem slojeva.
• Količina. Stalni rad oko obrade narudžbe raspoređuje se na više dijelova, a pun radni prostor ekonomičniji je od slabo popunjenog.
• Završna obrada. Pjeskarenje je standard; bojenje i dodatna površinska obrada donose dodatne korake.

Iz toga proizlaze dvije praktične posljedice. Izdubljivanje debelog dijela i dodavanje otvora za izlaz praha istodobno smanjuje utrošak materijala i deformacije. A jedinična cijena 50 dijelova obično je znatno niža od jedinične cijene 5 dijelova, iako nema nikakvog kalupa.

SLS u usporedbi s drugim postupcima

Kada koristiti SLS

SLS je dobar izbor kada dio mora raditi, a ne samo dobro izgledati. Tipične primjene:

• funkcionalni prototipovi koji se ispituju pod opterećenjem;
• kućišta, poklopci i nosači za strojeve i uređaje;
• naprave, stezne naprave i prsti hvataljki za proizvodne linije;
• kanali, razdjelnici i dijelovi s unutarnjim kanalima;
• male serije i rezervni dijelovi kod kojih se kalup ne isplati.

Pogrešan je izbor za prozirne dijelove, za dijelove kojima je potrebna sjajna dekorativna površina bez daljnje obrade, za vrlo velike dijelove koji premašuju radni volumen stroja i za velike količine jednostavne geometrije, gdje je injekcijsko prešanje jeftinije po komadu.

Što pitati pružatelja usluge SLS ispisa

• Koji će se stroj i koji prah koristiti te postoji li tehnički list?
• Koja opća tolerancija vrijedi i kako se postupa s kritičnim dimenzijama?
• Kako se dijelovi standardno završno obrađuju i koje opcije postoje?
• Izrađuje li se dio interno ili se prosljeđuje mreži dobavljača?

U SLS Marketu odgovori glase: EOS FORMIGA P 110 Velocis s radnim volumenom 200 x 250 x 330 mm, bijeli Nylon PA 12 i pjeskarenje u uređaju DyeMansion Powershot DUAL, sve u Češkoj. Pojedinosti su na stranici Usluga SLS 3D ispisa; naš raniji članak o SLS ispisu u SLS Marketu opisuje opremu.