Что такое 3D-печать с селективным лазерным спеканием (SLS)?

Процесс 3D-печати с селективным лазерным спеканием (SLS)

Селективное лазерное спекание (SLS) находится на переднем крае технологий 3D-печати, революционизируя то, как промышленность производит сложные, высокопроизводительные детали. Разработанная в 1980-х годах Техасским университетом, эта передовая технология использует мощный лазер для сплавления порошковых материалов в твердые, прочные и сложно спроектированные структуры. Это меняет правила игры для таких отраслей, как автомобилестроение, аэрокосмическая промышленность и здравоохранение, где точность и адаптивность не подлежат обсуждению.

SLS предлагает непревзойденную универсальность и эффективность для инженеров, дизайнеров и производителей, ищущих надежное решение для быстрого прототипирования, мелкосерийного производства или создания сложных конструкций. Его способность обрабатывать сложные геометрии и обеспечивать превосходное качество делает его идеальным выбором для тех, кто расширяет границы инноваций.

В Boda мы используем технологию SLS для совершенствования геометрии. Наш опыт и современные мощности гарантируют, что вы получите детали, соответствующие высочайшим стандартам качества, скорости и точности. От создания прототипа до полномасштабного производства мы являемся вашим надежным партнером в воплощении идей в жизнь.

В этом блоге объясняется, как работает SLS, каковы области его применения и чем он отличается от других технологий. Типы 3D-печатиВ нем также рассматриваются преимущества и ограничения SLS, чтобы помочь вам определить, подходит ли этот процесс для вашего проекта.

Что такое 3D-печать с селективным лазерным спеканием (SLS)?

Селективное лазерное спекание 3D-печати или SLS 3D-печать — это процесс аддитивного производства, который преобразует модель CAD (3D) в физические предметы путем сплавления полимерного порошка с лучом лазера CO₂. Лазерный луч выборочно сплавляет слой тонкого порошка в камере построения, он связывает порошок вместе и затвердевает эту выборочную часть. Затем последующие слои добавляются сверху с помощью повторяющихся циклов, пока не будет создана окончательная форма.

Вы можете понять это, сравнив его с методом DMLS. В 3D-печати DMLS металлический порошок спекается лазером, как SLS с полимерами и керамикой. Кроме того, вы можете перепутать нанесение слоев. Сначала лазер спекает базовый слой, а затвердевший участок опускается вниз, лазер наплавляет другой слой поверх предварительно спеченного, и процесс продолжается.

Здесь перемещение лазерной головки или селективное спекание осуществляется с помощью предварительно загруженных цифровых инструкций на 3D-принтере.

Как работает селективное лазерное спекание?

Схема селективного лазерного спекания (SLS)

Понимание процесса 3D-печатиs имеет важное значение. Изучая, как работает SLS в 3D-печати, вы можете узнать о его возможностях и преимуществах в печатной промышленности. Протокол начинается с 3D-модели объекта, которая затем разрезается и преобразуется в 2D-цифровую структуру. 

Предварительно нагретая камера с температурой, установленной на точке плавления материала, устанавливается и заполняется порошкообразным материалом, обычно нейлоном или другими полимерными соединениями, также известными как спеченный нейлон. Лазер, который состоит из CO₂, применяется к порошкообразному материалу, сплавляя частицы и придавая им форму двухмерной цифровой модели.

Когда порошок преобразуется в слои твердой формы, более свежий порошок распределяется по предыдущему слою. Этот шаг повторяется до тех пор, пока не будет завершен объект 2D-модели. 

Как только процесс печати завершен, камера охлаждает неспеченный порошок, который затем поддерживает подготовленный объект. Этот шаг устраняет необходимость в дополнительной поддержке построенной структуры. И это самое эффективное качество SLS в 3D-печати. 

После изготовления пескоструйная обработка, полировка и покраска являются дополнительными этапами, которые могут улучшить качество поверхности объектов, напечатанных методом SLS. Эти этапы обеспечивают соответствие требованиям к качеству продукта.

Ниже представлен обзор характеристик SLS в 3D-печати:

SLS в 3D-печати

Узнайте больше о Процесс SLS-печати, материалы и преимущества. 

Детали, напечатанные методом SLS

Детали, напечатанные методом SLS, являются лучшими 3D-печатными изделиями, которые вы можете изготовить сегодня, благодаря их исключительным механическим свойствам и свободе дизайна. Мощный лазер плавит порошок по частям, создавая твердые объекты, которые стоят сами по себе, не требуя опорных конструкций во время производства. 

Детали SLS имеют слегка матовую и шероховатую поверхность. Но они одинаково прочны во всех направлениях, ценное изотропное качество, которое редко встречается в других 3D-печатных изделиях. Они сохраняют точность размеров даже при усложнении конструкций, поэтому они отлично подходят для тестирования прототипов и конечных деталей в здравоохранении и аэрокосмической промышленности. 

Хотя детали SLS нуждаются в постобработке для получения гладких поверхностей, их сочетание прочности, точности и гибкости конструкции позволяет им справляться со сложными проектами. Одним из больших преимуществ является их способность объединять множество отдельных деталей в одну цельную деталь, что еще больше повышает их привлекательность для инженерных решений. 

Этапы SLS-печати

• Подготовка файла печати SLS

Первый шаг — создание 3D-модели детали, которую вы хотите напечатать. Для создания подробных 3D-чертежей используется программное обеспечение CAD. Затем файл преобразуется в формат STL, который может читать SLS 3D-принтер. Форматы STL или OBJ включают в себя информацию, такую ​​как структура слоя печати, время печати и т. д.

• Настройка 3D-принтера и порошка

В печатную (строительную) камеру помещается тонкий слой полимерного порошка и фиксируются инструменты, такие как подключение механизма непрерывной подачи порошка, предварительная оплата файла STL для выполнения и т. д. Затем лазер и строительная платформа (основание) выравниваются для обеспечения точности.

• Процесс печати

Встроенная система SLS-принтера предварительно нагревает камеру ниже температуры спекания, и лазер спекает отдельные участки дисперсного слоя на основании камеры. Движение лазерной головки и время работы устройства определяются на основе загруженных файлов и инструкций. Лазер сплавляет базовый слой и последующие слои (до 200 мкм). В процессе система подачи порошка непрерывно подает порошковые слои.

• Охлаждение

После печати всех слоев собранная деталь оставляется в камере для охлаждения. Она сохраняет исходные свойства материала после охлаждения до комнатной температуры.

• Постобработки 

После охлаждения деталь выталкивается из камеры сборки, а излишки порошка удаляются. Затем дробеструйная обработка, пескоструйная обработка, шлифовка, полировка или другая постобработка позволяют добиться желаемой гладкости поверхности. Кроме того, совместимы также окраска, покрытие или другая отделка.

Материал SLS и его универсальность

Разнообразные детали, созданные с помощью SLS 3D-печати

Популярность SLS в 3D-печати объясняется его универсальностью и совместимостью с различными материалами. Лучшие варианты PLA для плавной 3D-печати включают нейлон 11 и 12, так как они считаются идеальными для создания функциональных деталей. Кроме того, они славятся своей прочностью и прочностью на разрыв. Кроме того, SLS в 3D-печати может обрабатывать сложные соединения и использоваться в различных селективное лазерное спекание приложений. 

При сравнении 3D-печать против литья под давлением, SLS может работать с такими материалами, как нейлон, спеченный лазером, керамика и алюминий SLS. Это делает его наиболее подходящим для использования в 3D-печати SLS, особенно в отраслях, где требуется долговечность, таких как здравоохранение и автомобильная промышленность. 

Использование термопластичных порошков в SLS 3D-печати было бы более выгодным и повысило бы устойчивость процесса. Оставшийся в конце производственного процесса, после изготовления конечного продукта, порошок можно использовать повторно, что сводит к минимуму потери ресурсов, является экологически чистым и делает процесс более устойчивым. 

Еще одним преимуществом SLS 3D-печати является возможность быстрого прототипирования, что позволяет быстро производить прототипы и повышает точность, что является решающим фактором для тестирования продукции. Кроме того, спеченные металлические детали эффективно создаются с использованием SLS-производства. 

Помимо преимуществ и выгод от использования деталей, напечатанных методом SLS, их стоимость также высока по сравнению с другими технологиями печати из-за требований к постобработке.  

Распространенные материалы, используемые в 3D-печати методом SLS.

Ниже представлен список распространенных материалов для селективного лазерного спекания в 3D-печати;

Полиамид

PA6, PA 11 и PA 12 являются типичными типами полиамидов, используемыми для SLS, PA6 обеспечивает хорошую износостойкость, абразивную стойкость и усталостную стойкость. PA 11 является гибким, пластичным и термостойким. Между тем, PA12 известен своей высокой прочностью на разрыв и размерной стабильностью.

полипропилен

Это прочный и высокопрочный термопластичный полимер. Полипропиленовый порошок может печатать прочные, гибкие и химически инертные компоненты для различных применений. 

нейлон

Нейлон — популярный полимер для SLS-печатных деталей с высокой жесткостью. Помимо стандартного нейлона, в качестве печатного материала также используются стекло, углеродное волокно и нейлоновый порошок с алюминиевым наполнителем. 

Другими ключевыми преимуществами нейлона являются низкая температура плавления, превосходная печатная отделка и высокое соотношение прочности и веса. 

Термопластичные эластомеры 

Термопластичные эластомеры относятся к резиноподобным пластиковым материалам с легким весом, упругим восстановлением и хорошей термостойкостью. Термопластичные полиуретаны (ТПУ), стирольные блок-сополимеры (СБС), термопластичные полиолефины(TPO) и другие варианты доступны для SLS 3D-печати. 

Другие материалы

Помимо упомянутых выше полимеров, доступны и другие различные материалы для SLS 3D-печати, включая металлические порошки с полимерным покрытием, литьевой полистирол, алюминид и т. д. 

Быстрое прототипирование и производство SLS

Металлический блок двигателя и детали, напечатанные на 3D-принтере

Быстрое прототипирование SLS — это приложение SLS 3D Printing, позволяющее производить точные, быстрые и функциональные прототипы. SLS 3D Printing не требует дополнительной поддержки для объектов модели и может быстро поддерживать создание сложных конструкций. Эти разработанные прототипы более точны и пригодны для испытаний в автомобильной и аэрокосмической промышленности.  

Читайте также: Как 3D-печать меняет форму игрушек и доспехов для кошек 

Еще одной областью SLS 3D-печати является SLS-производство, которое включает в себя создание сложных и сложных по конструкции функциональных деталей, которые повышают прочность и долговечность. Эта технология позволяет создавать структуры без ущерба или изменения свойств материалов, производя легкие, но прочные материалы. 

Эта особенность SLS 3D-печати делает производство SLS лучшим выбором для мелкосерийного производства. Лазерно-спеченный нейлон и материал SLS обеспечивают конечному продукту характеристики, необходимые для соответствия отраслевым стандартам качества.

Наконец, в приложениях SLS перерабатываемые термопластики могут быть преобразованы в детали, напечатанные SLS, которые играют решающую роль в общей устойчивости процесса. Производство прочных, долговечных, высокоточных и аккуратных материалов SLS, включая селективное лазерное спекание алюминий и спекаемая керамика делают SLS 3D-печать универсальным решением в современной полиграфии и обрабатывающей промышленности. 

Хотите узнать о: Материалы для 3D-печати и как выбрать правильный? 

Каковы преимущества использования SLS?

Методы анализа 3D-печати SLS

Ниже приведены некоторые преимущества SLS в 3D-печати. ​​Сюда входят:

Сложное моделирование: SLS может проектировать сложные конструкции без дополнительной поддержки и процессов.

Устойчивость: Неиспользованные материалы можно переработать для создания новых конструкций, что позволит сократить количество отходов и сделает процесс более экологичным.

Долговечность: Детали, изготовленные с помощью SLS 3D-печати, обладают высокими механическими характеристиками, что делает их идеальными для создания функциональных прототипов.

Гибкость: В технологии SLS 3D-печати можно использовать сложные материалы, что делает ее универсальным и подходящим вариантом для широкого спектра применений.

Масштабируемость: SLS в 3D-печати особенно эффективен при использовании в мелкосерийном производстве.

Преимущества 3D-печати и недостатки 3D-принтера

Хотя SLS в 3D-печати имеет широкий спектр преимуществ в различных отраслях, у нее также есть некоторые недостатки, как и у любой другой технологии. Детали, напечатанные с помощью SLS, могут потребовать постобработки для улучшения качества поверхности, а их стоимость может быть выше, чем у других методов печати из-за передовых технологий и потребления энергии. Высокая стоимость и расходы SLS могут быть оправданы путем сравнения ее с другими методами печати, такими как моделирование методом послойного наплавления (FDM).

SLS 3D печать против литья под давлением против обработки на станках с ЧПУ 

В отличие от 3D-печати, обработка на станках с ЧПУ — это процесс субтрактивного производства, при котором деталь создается путем удаления материала с заготовки с помощью станков с ЧПУ. Главное отличие 3D-печати от обработки на станках с ЧПУ заключается в том, что ЧПУ может обрабатывать материалы не только из пластиковых полимеров, но и из металла, сплавов и композитов. С другой стороны, 3D-печать позволяет создавать сложные, легкие конструкции с минимальными отходами материала.

Кроме того, литье под давлением формирует нужную деталь путем впрыскивания расплавленного материала в литьевую форму. Как и применение SLS 3D-печати, оно также изготавливает сложные полимерные изделия. Однако оно требует больших первоначальных инвестиций в литьевую форму и другие сопутствующие инструменты.

Стоимость и ценность селективного лазерного спекания

Стоимость SLS 3D-печати выше, чем у любой другой технологии печати. ​​Первоначальные инвестиции могут быть выше из-за эксплуатационных расходов, связанных с селективное лазерное спекание процессы по сравнению с простой печатью. SLS в 3D-печати позволяет создавать очень прочные, высококачественные продукты с использованием устойчивых технологий, что делает его экономически эффективным для определенных применений.

Сравнение: SLS и другие методы 3D-печати

SLS против других методов 3D-печати

Получить цитату от отраслевых экспертов, чтобы определить, какой из них лучше всего подойдет для вашего проекта. 

Применение 3D-печати SLS

Технология SLS популярна для прототипирования, быстрого производства и мелкосерийных партий различных промышленных и исследовательских изделий. Например, дизайн-пробы и модели,  3D-печать автомобильных деталей, легкие компоненты аэрокосмической техники, литейные модели и корпуса электронных компонентов.

Ниже представлена ​​таблица, иллюстрирующая области применения SLS 3D-печати;

Заключение

Это все, что вам нужно знать о SLS в 3D-печати. ​​Это революционное дополнение, поскольку оно может производить высококачественные, более точные, сложные конструкции с использованием различных материалов. 

От керамики до нейлона SLS, он демонстрирует свою универсальность и передовые технологии. Он имеет широкий спектр применения в быстром прототипировании, производстве и мелкосерийном производстве, что приводит к экологически чистым решениям для печати в различных отраслях. 

Очные ПролинТех получить доступ к решениям SLS для 3D-печати и помочь создать устойчивое будущее. Свяжитесь с нами сейчас чтобы получить расценки на нашу Услуги 3D печати. 

Часто задаваемые вопросы О СЛС 

В1. Как работает селективное лазерное спекание?

Он использует CO₂-лазер для объединения порошковых материалов слой за слоем, формируя сплошной объект на основе цифровой 3D-модели. Неиспользованный порошок поддерживает структуру, устраняя необходимость в поддерживающих материалах, что делает SLS в 3D-печати высокоэффективной.

В2. Что такое SLS в 3D-печати?

SLS в 3D-печати — это метод, который использует лазеры для спекания порошковых материалов в сложные и прочные детали. Он широко используется для быстрого прототипирования и мелкосерийного производства, предлагая точность и универсальность.

Q3. SLS лучше, чем FDM??

SLS в 3D-печати обеспечивает лучшую прочность, точность и сложность по сравнению с FDM. Однако это более дорого и энергозатратно.

В4. Почему SLS-печать такая дорогая?

Высокая стоимость SLS в 3D-печати объясняется передовыми технологиями, высоким энергопотреблением и строгими требованиями к постобработке.

В5. Какой материал не используется в 3D-печати?

Традиционные материалы, такие как дерево или необработанное стекло, как правило, не подходят для SLS-печати в 3D-печати.

В6. Какой самый дорогой материал для 3D-печати?

Такие материалы, как титан и высокопроизводительные полимеры, являются одними из самых дорогих при использовании в SLS 3D-печати.

В7. Можно ли печатать металлом с помощью SLS?

Да, SLS в 3D-печати позволяет печатать металлом с использованием специализированных систем, хотя для этой цели чаще используется SLM.