מבוא SLS

מה זה SLS

SLS הוא קיצור של Selective Laser Sintering, שהוא תהליך ייצור תוסף השייך למשפחת Powder Bed Fusion. בתהליך SLS, מערכת לייזר מיושמת לסינטר אבקות פולימר, למזג חלקיקים וליצור חלקים שכבה אחר שכבה. חומרי ה-SLS הם פולימרים תרמופלסטיים בעלי צורה גרגירית.

טכנולוגיית SLS נמצאת בשימוש נרחב עבור יצירת אב טיפוס של רכיבי פונקציה וייצור בנפח קטן. SLS מספק חופש עיצובי גבוה, דיוק גבוה ותכונות מכניות מצוינות. כל המעצבים צריכים לשקול את היתרונות והמגבלות העיקריים שלו, על מנת למקסם את היכולות הטכנולוגיות שלו.

איך SLS עובד

תהליך ייצור SLS:

1. אבקת הפולימר על שטח הבנייה תתחמם בטמפרטורה מתחת להמסה. לאחר מכן להב ציפוי מחדש מפזר שכבה דקה של אבקת פולימר על פלטפורמת הבנייה.
2. מערכת לייזר CO2 תסרוק את קווי המתאר של השכבה הבאה ותסנטף חלקיקי פולימרים יחד. כאשר כל חתך הרוחב נסרק, החלקים המחוברים מוצקים לחלוטין.
3. לאחר השלמת שכבה, פלטפורמת הבנייה תנוע כלפי מטה והלהב יצפה שוב את פני השטח. חזור על תהליכים אלה עד להשלמת החלק האחרון.

לאחר תהליך הדפסה זה, החלקים מכוסים באבקות פולימר, עלינו להמתין לקירור פח האבקה ואז לפרוק את החלק המוטבע. החלקים ינוקו עם חומרי פיצוץ אחרים באוויר דחוס, על מנת להיות מוכנים לשימוש או לאחר עיבוד. ניתן לאסוף את אבקת הפולימר הנותרת לשימוש חוזר.

מאפיין SLS

פרמטר מכונת SLS

כמו ב-SLS, כל פרמטרי התהליך נקבעים מראש על ידי יצרני המכונות. גובה שכבת ברירת המחדל הרגיל נע בין 100 ל-120 מיקרון.

היתרון המרכזי של טכנולוגיית SLS הוא שאין צורך במבני תמיכה. אבקת הפולימר הלא מרוסנת תספק תמיכה הכרחית. אז SLS מסוגל ליצור גיאומטריות חופש, שאי אפשר לייצר אותן בשיטות אחרות.

הידבקות שכבה

חוזק הקשר בין שכבות בתהליך SLS מצוין, לחלקים מודפסים SLS יש תכונות מכניות איזוטרופיות.

PA 12 או ניילון 12 הם החומר הנפוץ ביותר ב-SLS, אנו מציגים את התכונות המכניות שלו כדלקמן בהשוואה של ניילון בתפזורת:

	כיוון XY	כיוון Z	PA 12 בתפזורת
חוזק מתיחה	48 MPa	42 MPa	30-50 MPa
מודול מתיחה	1650 MPa	1650 MPa	1270-2500 MPa
התארכות בהפסקה	18%	4%	120-300%

חלקי SLS של אבקת פולימידים סטנדרטית ניילון 12 הם בעלי חוזק מתיחה ומודולוס גבוהים יותר מאשר חומרים בתפזורת. עם זאת, בגלל הנקבוביות הפנימית בחלקים הסופיים, הם שבירים יותר עם התארכות נמוכה יותר בשבירה. מכיוון שחלק SLS רגיל הוא נקבובי 30%, יש לו גימור משטח גרגירי אופייני. זה גם קובע שחלקי SLS יכולים לספוג מים ולהיצבע בקלות במגוון רחב של צבעים. אבל ליישום בסביבה לחה, חלקים אלה דורשים עיבוד מיוחד.

התכווצות ועיוות

כמו בתהליך SLS, ברגע שהשכבה הסינטרית החדשה מתקררת, הממדים שלה יקטן והלחצים הפנימיים יצטברו, ולבסוף ימשכו את השכבה הבסיסית כלפי מעלה. זה גורם לחלקי SLS רגישים להתכווצות והתעוותות.

יש הצטמקות טיפוסית של 3.0% עד 3.5% ב-SLS, עלינו לקחת זאת לשלב ההכנה ולהתאים את גודל העיצוב בהתאם.

משטח שטוח גדול צפוי להתעוות. אנו יכולים להקל על בעיה זו על ידי כיוון חלקים אנכית בפלטפורמת הבנייה. בעוד שהפתרון הטוב ביותר הוא להפחית את נפח החלקים על ידי מזעור עובי השטח השטוח והכנסת גזרות. זה יקטין את העלות הכוללת עם פחות שימוש בחומרים.

סינון יתר

הסינטרת יתר תתרחש ברגע שחום קורן יתיך אבקת פולימר לא מרוסנת סביב תכונות. זה יביא לאובדן פירוט של תכונות קטנות, כגון חריצים וחורים. הסינטרת יתר תלויה בעובי הדופן ובגודל התכונה, חריץ רחב מ-0.8 מ"מ וחורים בקוטר לאגר מ-2 מ"מ ניתנים להדפיס בהצלחה ללא חשש מהצללת יתר ב-SLS.

הסרת אבקה

מכיוון שטכנולוגיית SLS אינה דורשת חומר תמיכה, כך שניתן להדפיס קטע חלול בקלות ובדייקנות. קטעים חלולים יקטין את משקל החלקים ואת העלות כפחות שימוש בחומרים. יש צורך בחורי מילוט כדי להסיר אבקה לא מרוסנת מחלקים פנימיים של רכיבים. אנו ממליצים על לפחות 2 חורי מילוט בקוטר של מינימום 5 מ"מ בעיצוב שלך.

יש להדפיס חלקים מוצקים לחלוטין מכיוון שנדרשת קשיחות גבוהה. דרך חלופית נוספת היא עיצוב חלול ללא חורי מילוט. בשיטה זו, אבקה ארוזה תיכלא בחלקים, תגדיל את מסת החלקים ותספק תמיכה נוספת ללא השפעה על זמן הבנייה. מבנה סריג חלת דבש פנימי יכול להיות מיושם בפנים חלולים כדי להגביר את קשיחות הרכיב. חלולה היא דרך יעילה להפחתת עיוות.

חומר SLS נפוץ

פוליאמיד 12, הידוע גם בשם ניילון 12 הוא החומר הנפוץ ביותר המיושם ב-SLS. יש גם תרמופלסטיות הנדסיות אחרות כמו PA11 ו-PEEK. ניתן להשתמש בתוספים שונים כמו סיבי פחמן, סיבי זכוכית או אלומיניום כדי לשפר את ההתנהגות המכנית והתרמית של חלקי SLS. חומרי SLS עם תוספים הם שבירים יותר ואנוטרופיים גבוהים.

סוג החומר	מאפיינים
יתרון	חִסָרוֹן
פוליאמיד 12 (PA 12)	תכונות מכניות טובות עמידות כימית טובה	משטח גס מט
פוליאמיד 11 (PA 11)	התנהגות איזוטרית לחלוטין גמישות גבוהה
ניילון במילוי אלומיניום (אלומיד)	מראה מתכתי קשיחות גבוהה
ניילון במילוי זכוכית (PA-GF)	קשיחות גבוהה עמידות בפני בלאי וטמפרטורה גבוהה	התנהגות אניזוטרופית
ניילון מלא בסיבי פחמן (PA-FR)	קשיחות מעולה יחס משקל-חוזק גבוה	אניזוטרופי מאוד

לאחר עיבוד

לחלקי SLS יש משטח אבקתי ומגורען עם מכתים בקלות. שׁוֹנִים שיטות עיבוד לאחר יכול לשמש לשיפור מראה משטח ברמה גבוהה, כגון ליטוש מדיה, צביעה, צביעה בהתזה ולכה. ניתן לשפר את הפונקציונליות גם על ידי ציפוי אטום למים או ציפוי מתכת.

יתרונות SLS & מגבלות

יתרונות SLS:

1. חלקי SLS בעלי תכונות מכניות טובות ואיזוטרופיות הם אידיאליים עבור חלקים פונקציונליים ואבות טיפוס.
2. חלקי SLS ללא תמיכה יכולים לייצר בקלות גיאומטריות מורכבות.
3. יכולות ייצור SLS מצוינות לייצור בנפח קטן עד בינוני.

מגבלות SLS:

1. מערכת SLS תעשייתית זמינה באופן נרחב, יש לה זמן אספקה ארוך יותר מטכנולוגיות הדפסה תלת מימדיות אחרות, כמו FDM ו-SLA.
2. לחלקי SLS יש משטח מגורען ונקבוביות פנימית, לאחר עיבוד נדרש למשטח חלק או אטימות למים.
3. SLS אינו מתאים למשטחים שטוחים גדולים ולחורים קטנים, מכיוון שהם רגישים לעיוותים ולהתלבשות יתר.