SLS to technologia druku 3D polegająca na spiekaniu tworzywa za pomocą wiązki laserowej o dużej mocy. Najczęściej spotykanymi drukarkami są maszyny pracujące na proszku poliamidowym, czyli na nylonie. Korzystanie z nylonu jako głównego budulca elementów spiekanych pozwala na osiągnięcie właściwości mechanicznych, które spełniają wymagania praktycznie wszystkich wymagających branż. Druk SLS jest tak wydajny, że można z jego pomocą drukować elementy na gotowo.
Czym jest SLS?
Co to jest SLS? Selective Laser Sintering, czyli po polsku selektywne spiekanie laserowe, to metoda druku 3D. W dużym uproszczeniu polega ona na zastosowaniu lasera wysokiej mocy, który w warstwie rozsypanego na stole roboczym nylonu spieka cząsteczki tego materiału razem. Wchodząc w szczegóły, to przygotowany materiał proszkowy nakłada się na stół roboczy za pomocą zgarniacza. Następnie materiał jest podgrzewany do temperatury bliskiej topnienia, a potem spiekany za pomocą wiązki lasera podczerwonego. Po zakończeniu spiekania cząstek w pierwszej warstwie, platforma robocza przesuwa się w dół. Dalej nakłada się kolejną warstwę proszku nylonowego, po czym maszyna powtarza cykl spiekania. Cały proces odbywa się do momentu zakończenia wydruku obiektu. Oprócz tego proces ten odbywa się w atmosferze ochronnej stworzonej za pomocą azotu, zapobiega to spaleniu się produkowanego obiektu.
Charakterystyka technologii SLS
W technologii SLS druk odbywa się z parametrami odgórnie ustalonymi przez producenta drukarki SLS. Grubość pojedynczej warstwy wynosi pomiędzy 60 a 150 mikronów. Główną zaletą druku 3D SLS jest brak konieczności korzystania ze wsporników, drukowane elementy ich nie wymagają. Wspornikiem dla budowanych modeli jest niespieczony proszek, dzięki czemu technologia ta pozwala na tworzenie bardzo skomplikowanych modeli, które są niemożliwe do wykonania za pomocą innych metod drukowania przestrzennego.
Ważnym elementem druku SLS jest to, aby wykorzystać całą powierzchnię użytkową pojemnika. Ilość elementów do wydruku nie wpływa na szybkość druku, dlatego, aby zachować maksymalną wydajność, należy wykorzystywać całe dostępne miejsce.
Dużą zaletą drukowania w tej technologii jest wytrzymałość wydruku. Wiązania pomiędzy spiekanymi cząstkami są bardzo silne, dzięki czemu wydrukowane elementy posiadają świetne właściwości mechaniczne, które dodatkowo są prawie równe we wszystkich kierunkach. Elementy wydrukowane za pomocą SLS są dosyć porowate. Około 30% drukowanych elementów jest porowate, co powoduje że wydruk jest bardziej kruchy od wydruku w innych metodach. Jednocześnie wydruk, dzięki swojej porowatości, można łatwo zabarwić w kąpieli z gorącą farbą. Należy pamiętać, że elementy te są dosyć higroskopijne, w związku z czym należy dokonać na nich dodatkowej obróbki, jeżeli ich celem jest praca w wilgotnym środowisku.
Elementy drukowane w technologii SLS są podatne na odkształcanie i kurczenie się. Proces chłodzenia się warstwy spiekanej powoduje skurcz warstwy o około 3%. Skurczu da się uniknąć za pomocą ustawienia pionowego drukowanego elementu. Ponadto zmniejszenie grubości powierzchni płaskich może pomóc wyeliminować problem odkształceń.
Kolejnym problemem jaki może wystąpić w druku SLS jest nadmierne spieczenie się materiału. To zjawisko zachodzi w momencie, gdy ciepło z punktu spiekanego rozchodzi się po okolicy, powodując spieczenie materiału który nie powinien się spiec. To zjawisko często zachodzi w modelach o niewielkiej wielkości, powodując powstanie rowków na powierzchni lub otworów. Badania dowodzą, że jest to powiązane z grubością ścianek, z jakich model jest wykonany. Pozbycie się proszku, który jest uwięziony w modelu powinno odbywać się za pomocą przygotowanych otworów. Jeżeli nie zależy nam na masie a na wytrzymałości, proszek zamknięty w środku modelu może wpływać pozytywnie na właściwości mechaniczne modelu.
Materiały w technologii SLS
Obecnie, najpopularniejszymi materiałami stosowanymi do druku SLS to Poliamid 12 oraz Nylon 12. Oprócz tych dwóch liderów, występuje także materiały takie jak PA11, PEEE, czy też specjalistyczne mieszaniny poliamidów z dodatkami takimi jak proszek aluminiowy, włókna węglowe czy też mączka szklana.
Obróbka modeli po wydrukowaniu
Modele wykonane w technologii SLS posiadają ziarnistą, porowatą budowę. Dzięki temu łatwo można te elementy zabarwić. Obróbka tych materiałów zazwyczaj polega na pozbyciu się resztek niespieczonego proszku. Oprócz tego wykorzystuje się metody pozwalające na osiągnięcie zadowalającego wyglądu, takie jak: polerowanie, lakierowanie, barwienie czy malowanie natryskowe. Gdy element jest przeznaczony do pracy w wilgotnym środowisku nakłada się także na niego powłoki wodoodporne.
Artykuł powstał przy współpracy z: https://ubot3d.pl/
