Selective Laser Sintering (SLS) 3D-printen uitgelegd: Professionele inzichten

Selective laser sintering of SLS 3D-printen is een populaire technologie gebruikt door veel bedrijven, hobbyisten en uitvinders die kwalitatieve 3D-geprinte onderdelen willen. Het proces omvat het gebruik van een laserstraal gecontroleerd door het CAD-model om poedermateriaal te smelten, wat een 3D-geprint model produceert.

SLS-printen is uniek. Het vereist echter een verhoogde kennis en begrip voor beter gebruik. Dit artikel beantwoordt de vraag wat selective laser sintering is door het SLS 3D-printconcept te introduceren. Het zal vervolgens het proces bespreken en hoe u het op uw project kunt toepassen. Lees verder!

Overzicht: Wat is SLS-printen?

SLS-printen is een technologie die het smelten van poedermaterialen met een laser omvat om een rigide 3D-model te vormen. De meeste bedrijven verkiezen het vanwege de hoge precisie en geschiktheid voor het maken van geometrisch complexe producten.

Korte geschiedenis van SLS-printen

Carl Deckard en Joe Beaman, student en professor Werktuigbouwkunde aan de Universiteit van Texas, ontwikkelden de SLS AM-technologie. De methode is een poederbedfusietechnologie (dwz, het omvat het gebruik van thermische energie om gebieden van een poederbed selectief te smelten) en werd in 1980 geoctrooierd.

Vanwege massive verbetering in de methode, is het geschikt voor veel materialen zoals kunststoffen, keramiek en glas. Gevolgd heeft het een wijdverspreide adoptie als Stereolithography en Fused Deposition Modeling Process, ook al is het duur en complex.

Hoe werkt SLS 3D-printen?

SLS 3D-printen is een unieke technologie bekend om nauwkeurigheid, precisie en kwalitatieve 3D-geprinte onderdelen. Hieronder is een stap-voor-stap gids over hoe het werkt:

CAD-bestanden voorbereiden

Ontwerp een CAD-bestand met CAD-software en exporteer het in een 3D-printbaar bestandsformaat (bijv. OBJ of STL). Specificeer de printinstellingen, oriëntatie en rangschikking van modellen, schattingen van printtijden en slicen. Na het voorbereiden van de CAD-bestanden, stuur de instructies naar de printer.

De printer voorbereiden

Het voorbereiden van de 3D-printer hangt af van het type printer dat u gebruikt. U hebt misschien uitgebreide training nodig voor traditionele SLS 3D-printers om ze voor te bereiden. Voor een benchtop SLS-printer heeft u iets simpels en efficiënts.

Printen

De operator deposeert het poedermateriaal op het platform (poederbed) in de bouwkamer. De SLS 3D-printer sintert het poeder met de laser op specifieke delen van het platform onder controle van het CAD-ontwerp.

Dit creëert het solide 3D-geprinte onderdeel in een massa van ongesinterd poedermateriaal. Na fusie, daalt het platform met één laag naar de bouwkamer, en het proces herhaalt zich.

Afkoelen

De bouwkamer koelt langzaam af binnen en buiten de printbehuizing om de optimale mechanische prestaties van het 3D-model te garanderen.

Post-verwerking

De operator haalt het afgeronde onderdeel uit de bouwkamer en scheidt het van ongesinterd poedermateriaal. De ongesinterde poedermaterialen zijn herbruikbaar, en het 3D-geprinte model kan aan post-verwerkingsprocessen worden onderworpen.

Voordelen van SLS-printen

SLS 3D-printen is een populaire technologie in diverse industrieën gebaseerd op de voordelen. Hieronder zijn enkele voordelen van het proces.

Geen behoefte aan ondersteuningsstructuren

SLS vereist geen gespecialiseerde ondersteuningsstructuren, in tegenstelling tot andere additieve productieprocessen, bijv. stereolithography (SLA) en fused deposition modeling (FDM). Dit is vanwege het ongesinterde poeder dat tijdens het printen aanwezig is.

Vermogen om complexe ontwerpen te maken

Vanwege de ondersteuningsstructuur is SLS 3D-printen geschikt voor het maken van hoogst complexe ontwerpen. Met de technologie kunnen ontwerpers verschillende mogelijkheden voor ontwerp verkennen en loslaten die niet mogelijk zijn met het traditionele proces. Een ander uniek SLS-voordeel ontwerpgewijs is dat de ontwerper complexe assemblages die meerdere onderdelen vereisen, in één kan consolideren.

Hoge productiviteit

SLS 3D-printen is een van de snelste additieve productietechnologieën zonder verlies in functionaliteit van het afgeronde onderdeel. Vergeleken met laagdepositiemethoden zoals FDM, is het proces ook erg nauwkeurig.

Productiviteit is hoog door de maximalisatie van de 3D-printer's bouwruimte wat het in staat stelt om met meerdere onderdelen te werken. Dit zal ook de post-verwerkingstijd verminderen.

Concurrentieve kosten per onderdeel

De kosten per onderdeel van het gebruik van een proces is pas mogelijk na rekening te houden met apparatuurbezit, materiaal- en arbeidskosten. SLS 3D-printen heeft lagere kosten per onderdeel door het volgende:

• Het kan meer onderdelen produceren over de hele levensduur.
• Het minimaliseert verspilling van lasersinterpoedermaterialen aangezien de ongesinterde materialen herbruikbaar zijn.
• Er is automatisering in de workflow, wat menselijke fouten vermindert en productiviteit verbetert.

Eenvoudige ontwerpwijziging

SLS-printen stelt eenvoudige ontwerpwijziging in. Daarom kunnen ontwerpers prototypes en eindgebruiksonderdelen maken met dezelfde machine en materialen. Deze gemakkelijkheid van wijziging zorgt voor lagere kosten en tijdsbesparing, in tegenstelling tot traditionele processen.

Nadelen van SLS-printen

Hoewel SLS additieve productie populair is onder diverse industrieën, heeft het ook nadelen. Hieronder zijn enkele waar u rekening mee moet houden:

Beperking in grondstof

Er is een beperking op de typen materialen geschikt voor SLS AM. De technologie is geschikt voor kunststofpolymeren, keramiek en glas, met nylon meest gemeenschappelijk. Daarom, voor waarderen die SLS-voordelen, kan de beperking van grondstof restrictief zijn.

Gezondheidsfactoren

De grondstof gebruikt in SLS-printen is poedervorm en kan ingeademd worden als niet oppast wordt gegeven. Dit kan leiden tot diverse gezondheidscondities zoals astma en kanker. Ook moeten fabricanten veel uitgeven om ervoor te zorgen dat operators zich wapenen met handschoenen, een luchtfiltermasker en andere goede lichaamsbedekking.

Kosten van SLS-printers

Over het algemeen hebben SLS-printers een hoge kosten. Hoewel de benchtop SLS-printer minder kostbaar is dan de traditionele, is de prijs hoog vergeleken met andere technologieën zoals SLA en FDM.

Moeilijke post-verwerking

De SLS 3D-geprinte onderdelen hebben een ruwe textuur en zijn toepasbaar voor mechanische en testdoeleinden. Hun complexe ontwerp en textuur maken het kiezen van de juiste post-verwerkingsmethode moeilijk. Bijvoorbeeld, kleuren is verkiesbaar boven schilderen vanwege de gemakkelijkheid van de operatie. Echter, kleuren kan ook de onderdeeldimensie vergroten, wat het ongeschikt maakt voor afwerkingsproducten waar de dimensie intact moet blijven.

Materialen van Selective Laser Sintering

SLS-materialen zijn altijd poedervorm, en ze omvatten kunststofpolymeren, keramiek en glas. Van de vele materialen zijn polyamiden/nylons de meest voorkomende vanwege hun ideale sintergedrag en mechanische eigenschappen (bijv. duurzaamheid, omgevingsstabiliteit en impactweerstand). Veel varianten worden in SLS-printen gebruikt, elk geschikt voor verschillende industrieën. Hieronder zijn varianten die u op uw project kunt toepassen.

Nylon 11

Nylon 11 is gemaakt van kasterolie. Het heeft hogere ductiliteit, flexibiliteit, sterkte, impactweerstand, chemische weerstand, lage absorptie en slijtage. Consequent is het ideaal voor het maken van onderdelen die een levende scharnier vereisen, bijv. jigs en fixtures, snaps, klikjes en scharnieren.

Nylon 12

Nylon 12 is het meer gangbare SLS 3D-printmateriaal bekend om zijn veelzijdigheid, hoge impact- en temperatuurbestendigheid, duurzaamheid en stabiliteit onder diverse omgevingscondities. Het heeft ook geweldige details en dimensionale nauwkeurigheid wat het het juiste materiaal maakt in high-performance prototyping. Het is ook stijf en zacht maar iets ruwer dan andere nylons en toepasbaar in het maken van permanente jigs, fixtures en tooling.

Nylon 12 GF

Nylon 12 GF is een glasgevulde composiet SLS 3D-printmateriaal. Het heeft uitstekende mechanische stijfheid, superieure dimensionale stabiliteit, thermische stabiliteit en een mooie oppervlakteafwerking wat het geschikt maakt voor diverse industriële omgevingen.

Aluminium-gevuld Nylon

Aluminium Gevuld Nylon is geschikt voor onderdelen met een hoge metallische glans. Vanwege het aluminiumgedeelte is het stijf en heeft het hoge thermische geleiding. Echter, het is niet elektrisch geleidend. Het materiaal is geschikt voor rapid tooling en fixtures.

Koolstofvezel-gevuld Nylon (PA-FR)

Koolstofvezel-Gevuld nylon is een materiaal bekend om zijn stijfheid en laag gewicht. Het is geschikt voor het maken van producten toepasbaar in hoge verhoogde temperaturen of high-performance situaties. Deze omvatten het maken van sportapparatuur, rapid tooling, drones en races.

Post-verwerkingsopties van SLS-printen

Na het printen kunt u de SLS 3D-geprinte onderdelen direct gebruiken. Echter, u kunt de geprinte onderdelen ook aan andere post-verwerkingsopties onderwerpen voor betere esthetiek of functionaliteit. Veelvoorkomende post-verwerkingsopties zijn:

Korrelstralen

Korrelstralen is een veelvoorkomende post-verwerkingsmethode die het wegschieten van abrasieve materialen tegen een oppervlak omvat. De betrokken materialen zijn glas of kunststof 'korrels' geschikt voor het bereiken van een glad oppervlak of het ontborstelen van het materiaaloppervlak. Er is een lichte verandering in de onderdeeldimensie bij blootstelling aan korrelstralen. Consequent is het niet geschikt voor onderdelen waar details belangrijk zijn.

Polijsten

Polijsten is een andere post-verwerkingsmethode om een 3D-geprinte onderdeel met een glad en glanzend oppervlak te bereiken. Het omvat het reinigen van het oppervlak en het toepassen van een chemische behandeling. Polijsten is belangrijker in esthetiek. Bijvoorbeeld, de auto-industrie gebruikt het om significante speculaire reflectie te bereiken.

Galvaniseren

Galvaniseren is een proces dat het bekleden van het gesinterde onderdeel met een ander metaal via een electrochemische opstelling omvat. Hier is het gesinterde onderdeel de kathode, terwijl het bekledingsmetaal de anode is. Beide worden in een oplossing gedompeld en door het doorlaten van een directe stroom, bekleedt het metaal het gesinterde onderdeel. 3D-geprinte onderdelen die aan galvaniseren worden onderworpen, worden elektrisch geleidend met verbeterde sterkte en functionaliteit. Afhankelijk van het gebruikte bekledingsmateriaal, kan het ook esthetisch aantrekkelijk worden.

Kleuren

Kleuren omvat het aanbrengen van kleurstoffen of pigmenten op het 3D-geprinte onderdeel om esthetiek te bereiken. Het geprinte onderdeel wordt gereinigd en in een kleurstofcontainer gedompeld. Afhankelijk van de typen kleurstoffen, hebt u misschien een hechtmiddel nodig. Kleuren leidt tot volledige dekking van de interne en externe oppervlakte en penetrateert het onderdeel tot een diepte. Wanneer gebruikt, kan het de onderdeeldimensie vergroten, wat het ongeschikt maakt voor producten die vereisen dat de onderdeeldimensie in Schach gehouden wordt.

Schilderen

Schilderen omvat het aanbrengen van diverse stoffen zoals pigment, verf of kleur op een 3D-geprinte onderdeel. SLS 3D-geprinte onderdelen kunnen geschilderd worden met slijtvasteheid, oppervlaktehardheid, waterdichtheid en beperkte strepen en vlekken. Schilderen vergroot ook de onderdeeldimensie. Daarom kan het ongeschikt zijn voor producten waar het in stand houden van de onderdeeldimensie belangrijk is.

Types SLS-printers

Alle SLS-printers werken gebaseerd op de eerder benadrukte procedures. Er zijn echter verschillen gebaseerd op hun laser-type, bouwvolume en 3D-ontwerp. Er zijn veel typen SLS-printers op de markt. Echter, ze zijn hoofdzakelijk verdeeld in twee categorieën, namelijk:

· Traditionele Selective Laser Sintering 3D-printers

Traditionele SLS 3D-printers zijn de juiste printers voor servicebureaus en grote ondernemingen vanwege hun hoge prijs en hoge bouwvolume. Ze gebruiken enkele of meerdere hoge-vermogen lasers voor sinteren en vereisen een inerte omgeving om oxidatie en degradatie van het poedermateriaal te voorkomen.

Traditionele SLS 3D-printers nemen een grote hoeveelheid ruimte in beslag, met de kleinste er eentje die ongeveer 10m² ruimte inneemt. Ze hebben ook een hoge kosten, met een startprijs van ongeveer $100.000. Consequent zijn ze niet toegankelijk voor veel bedrijven.

· Benchtop Industriële Selective Laser Sintering Printers

Benchtop industriële SLS-printers zijn anders dan traditionele omdat er een trade-off is in hun capaciteit. Trade-offs kunnen lagere onderdeelkwaliteit en complexe, handmatige workflows zijn, wat hun gebruik in industriële en productie-instellingen zal beïnvloeden. Ze hebben een kleine grootte vergeleken met traditionele printers maar met een kleiner bouwvolume. Niettemin produceren ze hoogwaardige onderdelen.

Industriële toepassingen van SLS-printen

SLS 3D-printen is een gemeenschappelijk proces gebruikt in productontwikkeling in veel industrieën. Hieronder zijn een paar industrieën die de technologie gebruiken en voorbeelden van de industriële toepassingen.

· Luchtvaartindustrie

Sommige onderdelen gebruikt in de luchtvaartindustrie worden gemeenschappelijk geproduceerd door SLS 3D-printtechnologie. Luchtvaartmaatschappijen zoals Emirates gebruiken de technologie om vliegtuiginterieuronderdelen en cabinecomponenten te maken zoals videomonitoring shrouds en luchtroosters.

· Auto-industrie

SLS-printtechnologie stelt innovatie in de auto-industrie toe. Bijvoorbeeld, autontwerpers kunnen autontwerpen verbeteren op een betere snelheid dan andere traditionele technologieën in motorsport. Dit is te zien in de manier waarop Alfa Romeo SLS 3D-printen benut voor de aerodynamische ontwikkeling van hun auto's.

· Consumentenindustrie

De consumentenindustrie gebruikt ook SLS-printen in het maken van diverse producten. Bijvoorbeeld, luxe consumentenbedrijf Chanel gebruikt SLS-technologie in het maken van rimmelborstels. Met de technologie was Chanel in staat om het rimmelborstelsontwerp te optimaliseren.

Overige toepassingen omvatten het gebruik in schoenenproducten waar bedrijven zoals Adidas de technologie gebruiken voor het produceren van aangepaste solen en sandalen.

· Gezondheidszorg

SLS 3D-printen produceert onderdelen bekend om verhoogde rigiditeit, een gemeenschappelijke eigenschap nodig in de gezondheidszorgindustrie. Hier is het geschikt voor het maken van klaar-voor-gebruik, patiënt-specifieke medische hulpmiddelen in-house. Deze omvatten prostheses en ortheses (dwz, lidmaatsvervangingen + braces) en chirurgische modellen en tools.

RapidDirect – SLS-printservice

Selective laser sintering is populair onder veel industrieën gebaseerd op precisie, nauwkeurigheid, productiviteit midst andere voordelen. De technologie meesteren kan alleen komen met een onderzoek-gevende geest. Daarom introduceerde het artikel het concept op de simpelste mogelijke manier. De methode is straightforward; echter, outsourcen naar de juiste service is de juiste benadering om de beste selective laser sintering-ervaring te beleven.

RapidDirect SLS-printservice is een van de beste SLS-services die u kunt vinden. Met ons team van goed-ervaren ingenieurs in de technologie, staat u een betere kans om een hitch-vrije en kwaliteitsgewaarborgde project te hebben.

Wij zijn een ISO 9001:2015 gecertificeerd bedrijf met de middelen om hoogwaardige onderdelen te produceren met SLS. Door uit te besteden aan ons, geniet u een snelle levertijd, offerte en DfM-analyse zodra u uw ontwerpbestand uploadt.

Veelgestelde vragen

Ja, u kunt SLS 3D-printen gebruiken voor lage-productieruns. Op dit moment is het een alternatief voor injectiemoulding voor lage-productieruns. Hier is de technologie geschikt voor het fabriceren van onderdelen met complexe vormen en geometrieën.

Ja, u kunt SLS 3D-printen gebruiken om functionele polymeren snel te prototypen. Het is beter dan andere technieken zoals FDM en SLA vanwege de hoge graad van ontwerpvrijheid en nauwkeurigheid. Consequent hebben onderdelen gemaakt met de technologie goede en consistente mechanische eigenschappen.

SLS-printen en SLM-printen zijn twee populaire 3D-printtechnologieën met unieke eigenschappen en functies. SLS omvat het gebruik van een laser om poedermateriaal te smelten door de materialen te verhogen tot een temperatuur onder hun smeltpunt. Het is compatibel met kunststofpolymeren zoals nylon, glas en keramiek. Aan de andere kant, smelt SLM poedermaterialen door ze tot hun smeltpunt te verhogen. Het is geschikt voor metallische materialen.

Het hoofdnadeel waar fabrikanten mee te maken krijgen tijdens het gebruik van het proces is de beperking van grondstoffen. Op dit moment is de methode alleen geschikt voor kunststofpolymeren zoals PA-11, PA-12, PEEK. Daarom zijn het proces en zijn voordelen niet geschikt voor andere materialen zoals metalen die meer gemeenschappelijk zijn in productie.