¿Qué es SLS?
SLS es la abreviatura de Selective Laser Sintering, que es un proceso de fabricación aditiva que pertenece a la familia Powder Bed Fusion. En el proceso SLS, se aplica un sistema láser para sinterizar polvos de polímero, fusionar partículas y crear partes capa por capa. Los materiales SLS son polímeros termoplásticos con forma granular.
La tecnología SLS es ampliamente utilizada para creación de prototipos de componentes de función y producción de pequeño volumen. SLS proporciona alta libertad de diseño, alta precisión y excelentes propiedades mecánicas. Todos los diseñadores deben considerar sus beneficios y limitaciones clave para maximizar sus capacidades tecnológicas.
Cómo funciona SLS
Proceso de fabricación SLS:
- El polvo de polímero en el área de construcción se calentará con una temperatura por debajo del punto de fusión. Luego, una hoja de recubrimiento extiende una capa delgada de polvo de polímero sobre la plataforma de construcción.
- Un sistema láser de CO2 escaneará el contorno de la siguiente capa y sinterizará las partículas de polímeros juntas. Como se escanea toda la sección transversal, las piezas sinterizadas son completamente sólidas.
- Una vez que se completa una capa, la plataforma de construcción se moverá hacia abajo y la cuchilla cubrirá la superficie nuevamente. Repita estos procesos hasta completar la pieza final.
Después de este proceso de impresión, las piezas se encapsulan en polvos de polímero, debemos esperar a que el contenedor de polvo se enfríe y luego desempaquetar la pieza sinterizada. Las piezas se limpiarán con aire comprimido y otros medios de chorreado, para que estén listas para su uso o posprocesamiento. El polvo de polímero restante se puede recoger para su reutilización.
Característica de SLS
parámetro de la máquina SLS
Al igual que en SLS, todos los parámetros del proceso están preestablecidos por los fabricantes de máquinas. La altura de capa predeterminada normal oscila entre 100 y 120 micrones.
La principal ventaja de la tecnología SLS es que no se necesitan estructuras de soporte. El polvo de polímero sin sinterizar proporcionará el soporte necesario. Entonces, SLS puede crear geometrías libres, que son imposibles de producir con otros métodos.
Adhesión de capas
La fuerza de unión entre capas en el proceso SLS es excelente, las piezas impresas SLS tienen propiedades mecánicas isotrópicas.
PA 12 o Nylon 12 son los materiales más comunes en SLS, mostramos sus propiedades mecánicas de la siguiente manera en comparación con el nylon a granel:
| dirección XY | dirección Z | PA 12 a granel | |
| Resistencia a la tracción | 48 MPa | 42 MPa | 30-50 MPa |
| Módulo de tracción | 1650 MPa | 1650 MPa | 1270-2500MPa |
| Alargamiento a la rotura | 18% | 4% | 120-300% |
Las partes SLS del polvo de poliamida estándar de Nylon 12 tienen mayor resistencia a la tracción y módulo que los materiales a granel. Sin embargo, en razón de la porosidad interna en las piezas finales, son más frágiles y con menor alargamiento a la rotura. Como una pieza SLS normal es porosa 30%, tiene un acabado superficial granulado característico. También determina que las piezas SLS pueden absorber agua y teñirse fácilmente con una amplia gama de colores. Pero para aplicaciones en ambientes húmedos, estas piezas requieren un procesamiento posterior especial.
Contracción y deformación
Al igual que en el proceso SLS, una vez que la nueva capa sinterizada se enfríe, sus dimensiones disminuirán y las tensiones internas se acumularán y finalmente empujarán la capa subyacente hacia arriba. Esto da lugar a que las piezas SLS sean susceptibles de encogerse y deformarse.
Hay una contracción típica de 3,01 TP2T a 3,51 TP2T en SLS, debemos llevar esto a la fase de preparación y ajustar el tamaño del diseño en consecuencia.
La superficie plana grande es más probable que se deforme. Podemos mitigar este problema orientando las piezas verticalmente en la plataforma de construcción. Si bien la mejor solución es reducir el volumen de las piezas minimizando el grosor de las áreas planas e introduciendo recortes. Esto reducirá el costo total con menos uso de materiales.
sobresinterización
La sobresinterización ocurrirá una vez que el calor radiante fusione el polvo de polímero no sinterizado alrededor de las características. Esto resultará en la pérdida de detalles de pequeñas características, como ranuras y agujeros. La sobresinterización depende del grosor de la pared y el tamaño de la característica, la ranura más ancha de 0,8 mm y los orificios con un diámetro superior a 2 mm se pueden imprimir con éxito sin temor a la sobresinterización en SLS.
Eliminación de polvo
Como la tecnología SLS no requiere material de soporte, la sección hueca se puede imprimir con facilidad y precisión. Las secciones huecas reducirán el peso y el costo de las piezas al reducir el uso de material. Se necesitan orificios de escape para eliminar el polvo no sinterizado de las secciones internas de los componentes. Recomendamos al menos 2 orificios de escape con un diámetro mínimo de 5 mm en su diseño.
Las piezas completamente sólidas deben imprimirse ya que se requiere una gran rigidez. Otra forma alternativa es el diseño hueco sin orificios de escape. En este método, el polvo empacado quedará atrapado en partes, aumentará la masa de las partes y brindará soporte adicional sin afectar el tiempo de construcción. La estructura interna de celosía de panal se puede aplicar en el interior hueco para aumentar la rigidez del componente. El vaciado es una forma efectiva de reducir la deformación.
Material SLS común
La poliamida 12, también conocida como nailon 12, es el material más utilizado en SLS. También hay otros termoplásticos de ingeniería como PA11 y PEEK. Se pueden utilizar varios aditivos como fibras de carbono, fibras de vidrio o aluminio para mejorar el comportamiento mecánico y térmico de las piezas SLS. Los materiales SLS con aditivos son más frágiles y de mayor anisotropía.
| tipo de material | Características | |
| Ventaja | Desventaja | |
| Poliamida 12 (PA 12) | Buenas propiedades mecánicasBuena resistencia química | MateSuperficie rugosa |
| Poliamida 11 (PA 11) | Comportamiento totalmente isotrópico Alta elasticidad | |
| Nailon relleno de aluminio (Alumide) | Aspecto metálico Alta rigidez | |
| Nailon reforzado con fibra de vidrio (PA-GF) | Alta rigidezAlta resistencia al desgaste y a la temperatura | Comportamiento anisotrópico |
| Nailon relleno de fibra de carbono (PA-FR) | Excelente rigidezAlta relación peso-resistencia | Altamente anisotrópico |
Postprocesamiento
Las piezas SLS tienen una superficie pulverulenta y granulosa que se mancha fácilmente. Varios métodos de procesamiento posterior se puede utilizar para mejorar la apariencia de la superficie de alto estándar, como el pulido de medios, el teñido, la pintura en aerosol y el lacado. La funcionalidad también se puede mejorar con un revestimiento hermético o un revestimiento de metal.
Beneficios SLS & Limitaciones
Beneficios SLS:
- Las piezas SLS con buenas propiedades mecánicas e isotrópicas son ideales para piezas funcionales y prototipos.
- Las piezas SLS sin soporte son fáciles de producir geometrías complejas.
- Las capacidades de fabricación de SLS son excelentes para la producción de volumen pequeño a mediano.
Limitaciones de SLS:
- El sistema SLS industrial está ampliamente disponible, tiene un tiempo de entrega más largo que otras tecnologías de impresión 3D, como FDM y SLA.
- Las piezas SLS tienen una superficie granulada y porosidad interna, se requiere un procesamiento posterior para una superficie lisa o impermeabilidad.
- SLS no es adecuado para grandes superficies planas y agujeros pequeños, ya que son susceptibles de deformarse y sobresinterizarse.