Wat is selectief lasersinteren (SLS) 3D-printen?

Selectief lasersinteren of SLS 3D-printen is een populaire technologie die wordt gebruikt door veel bedrijven, hobbyisten en uitvinders die 3D-geprinte onderdelen van hoge kwaliteit wensen. Het proces omvat het gebruik van een laserstraal die wordt bestuurd door het CAD-model om poedervormig materiaal te versmelten, wat een 3D-geprint model oplevert.

SLS printen is uniek. Het vereist echter een verhoogde kennis en begrip voor een beter gebruik. Dit artikel beantwoordt de vraag wat selectief lasersinteren is door het SLS 3D-printconcept te introduceren. Vervolgens wordt het proces besproken en hoe u het kunt toepassen op uw project. Lees verder!

Overzicht:wat is SLS-afdrukken?

SLS-printen is een technologie waarbij poedervormige materialen worden versmolten met behulp van een laser om een ​​stijf 3D-model te vormen. De meeste bedrijven geven er de voorkeur aan vanwege de hoge precisie en geschiktheid voor het maken van geometrisch complexe producten.

Korte geschiedenis van SLS-afdrukken

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

Door de enorme verbetering van de methode is het geschikt voor veel materialen zoals kunststoffen, keramiek en glas. Daarom wordt het wijdverbreid gebruikt, zoals 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 die bekend staat om de nauwkeurigheid, precisie en hoogwaardige 3D-geprinte onderdelen. Hieronder vindt u een stapsgewijze handleiding over hoe het werkt:

CAD-bestanden voorbereiden

Ontwerp een CAD-bestand met behulp van CAD-software en exporteer het in een 3D-afdrukbaar bestandsformaat (bijv. OBJ of STL). Specificeer de afdrukinstellingen, oriëntatie en rangschikking van modellen, schattingen van afdruktijden en snijden. Stuur na het voorbereiden van de CAD-bestanden de instructies naar de printer.

De printer voorbereiden

Het voorbereiden van de 3D-printer is afhankelijk van het type printer dat u gebruikt. Mogelijk hebt u uitgebreide training nodig voor traditionele SLS 3D-printers om ze voor te bereiden. Voor een benchtop SLS-printer heb je iets eenvoudigs en efficiënts.

Afdrukken

De operator deponeert het poedervormige materiaal op het platform (poederbed) dat zich in de bouwkamer bevindt. De SLS 3D-printer sintert vervolgens het poeder met behulp van de laser op specifieke delen van het platform onder controle van het CAD-ontwerp.

Dit creëert het solide 3D-geprinte deel in een massa niet-versmolten poedermaterialen. Na de fusie zakt het platform met één laag naar de bouwkamer, en het proces herhaalt zich.

Koeling

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

Nabewerking

De operator verwijdert het voltooide onderdeel uit de bouwkamer en scheidt het van niet-versmolten poedermaterialen. De ongefuseerde poedermaterialen zijn recyclebaar en het 3D-geprinte model kan worden onderworpen aan nabewerkingsprocessen.

Voordelen van SLS-afdrukken

SLS 3D-printen is een populaire technologie in verschillende industrieën vanwege de voordelen ervan. Hieronder staan ​​een paar voordelen van het proces.

Geen ondersteunende structuren nodig

SLS vereist geen gespecialiseerde ondersteuningsstructuren, in tegenstelling tot andere additieve productieprocessen, zoals stereolithografie (SLA) en fused deposition-modellering (FDM). Dit komt door het ongesinterde poeder dat tijdens het printen aanwezig is.

Mogelijkheid om complexe ontwerpen te maken

Door de draagstructuur is SLS 3D printing geschikt voor het maken van zeer complexe ontwerpen. Met de technologie kunnen ontwerpers verschillende ontwerpmogelijkheden verkennen en ontketenen die niet mogelijk zijn met het traditionele proces. Een ander uniek SLS-voordeel qua ontwerp is dat de ontwerper complexe samenstellingen die meerdere onderdelen nodig hebben, kan consolideren in één.

Hoge productiviteit

SLS 3D-printen is een van de snelste additieve productietechnologieën zonder verlies van functionaliteit van het voltooide onderdeel. Vergeleken met laagafzettingsmethoden zoals FDM is het proces ook zeer nauwkeurig.

De productiviteit is hoog vanwege de maximalisatie van de bouwruimte van de 3D-printer, waardoor deze met meerdere onderdelen kan werken. Dit zal ook de nabewerkingstijd kosten.

Concurrerende kosten per onderdeel

De kosten per onderdeel van het gebruik van een proces zijn alleen mogelijk nadat rekening is gehouden met de eigendoms-, materiaal- en arbeidskosten van apparatuur. SLS 3D-printen heeft lagere kosten per onderdeel vanwege het volgende

• Het kan meer onderdelen produceren gedurende zijn hele levensduur.
• Het minimaliseert de verspilling van lasersinterpoedermaterialen omdat de ongesinterde materialen recyclebaar zijn.
• Er is automatisering in de workflow, die menselijke fouten vermindert en de productiviteit verbetert.

Eenvoudige aanpassing van het ontwerp

SLS-afdrukken maakt een eenvoudige wijziging van het ontwerp mogelijk. Daarom kunnen ontwerpers prototypes en onderdelen voor eindgebruik maken met dezelfde machine en materialen. Dit gemak van modificatie zorgt voor minder kosten en tijdverbruik, in tegenstelling tot de traditionele processen.

Nadelen van SLS-afdrukken

Hoewel additieve productie van SLS populair is in verschillende industrieën, heeft het ook nadelen. Hieronder staan ​​er een paar waar u rekening mee moet houden:

Beperking in grondstof

Het is een beperking op de soorten materialen die geschikt zijn voor SLS AM. De technologie is geschikt voor kunststofpolymeren, keramiek en glas, waarbij nylon het meest voorkomt. Daarom, voor degenen die SLS-voordelen waarderen, kan de beperking van grondstof beperkend zijn.

Gezondheidsfactoren

De grondstof die bij SLS-afdrukken wordt gebruikt, is in poedervorm en kan worden ingeademd als er niet op wordt gelet. Dit kan leiden tot verschillende gezondheidsproblemen, zoals astma en kanker. Fabrikanten moeten ook veel uitgeven om ervoor te zorgen dat operators zichzelf sieren met het dragen van handschoenen, een luchtfiltermasker en andere geschikte lichaamsbedekking.

Kosten van SLS-printers

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

Moeilijke nabewerking

De SLS 3D geprinte onderdelen hebben een ruwe textuur en zijn toepasbaar voor mechanische en testdoeleinden. Hun complexe ontwerp en textuur maken het moeilijk om de juiste nabewerkingsmethode te kiezen. Verven heeft bijvoorbeeld de voorkeur boven schilderen vanwege het bedieningsgemak. Verven kan echter ook de afmeting van het onderdeel vergroten, waardoor het ongeschikt is voor het afwerken van producten waarvan de afmeting intact zou moeten zijn.

Materialen van selectieve lasersintering

SLS-materialen zijn altijd in poedervorm en omvatten plastic polymeren, keramiek en glas. Van de vele materialen zijn polyamiden/nylons de meest voorkomende vanwege hun ideale sintergedrag en mechanische eigenschappen (bijvoorbeeld duurzaamheid, milieustabiliteit en slagvastheid). Er worden veel varianten gebruikt bij SLS-printen, elk geschikt voor verschillende industrieën. Hieronder staan ​​varianten die u op uw project kunt toepassen.

Nylon 11

Nylon 11 is gemaakt van ricinusolie. Het heeft een hogere ductiliteit, flexibiliteit, sterkte, slagvastheid, chemische weerstand, lage absorptie en slijtage. Daarom is het ideaal voor het maken van onderdelen die een levend scharnier nodig hebben, zoals mallen en bevestigingen, drukkers, clips en scharnieren.

Nylon 12

Nylon 12 is het meest voorkomende SLS 3D-printmateriaal dat bekend staat om zijn veelzijdigheid, hoge slag- en temperatuurbestendigheid, duurzaamheid en stabiliteit onder verschillende omgevingsomstandigheden. Het heeft ook geweldige details en maatnauwkeurigheid, waardoor het het juiste materiaal is voor hoogwaardige prototyping. Het is ook stijf en taai, maar is iets ruwer dan andere nylons en is toepasbaar bij het maken van permanente mallen, bevestigingen en gereedschappen.

Nylon 12 GF

Nylon 12 GF is een met glas gevuld composiet SLS 3D-printmateriaal. Het heeft uitstekende mechanische stijfheid, superieure maatvastheid, thermische stabiliteit en een mooie oppervlakteafwerking waardoor het geschikt is voor verschillende industriële omgevingen.

Met aluminium gevulde nylon

Aluminium Filled Nylon is geschikt voor onderdelen met een hoge metaalglans. Door het aluminium deel is het stijf en heeft het een hoge thermische geleidbaarheid. Het is echter niet elektrisch geleidend. Het materiaal is geschikt voor rapid tooling en armaturen.

Met koolstofvezel gevulde nylon (PA-FR)

Met koolstofvezel gevulde nylon is een materiaal dat bekend staat om zijn stijfheid en laag gewicht. Het is geschikt om producten toepasbaar te maken bij hoge verhoogde temperaturen of high-performance situaties. Deze omvatten het maken van sportuitrusting, snelle tooling, drones en racen.

Nabewerkingsopties van SLS-afdrukken

Na het printen kunt u direct gebruik maken van de SLS 3D geprinte onderdelen. U kunt de afgedrukte delen echter ook onderwerpen aan andere nabewerkingsopties voor een betere esthetiek of functionaliteit. Veelvoorkomende opties voor nabewerking zijn:

Kralenstralen

Parelstralen is een veelgebruikte nabewerkingsmethode waarbij schurende materialen tegen een oppervlak worden voortgestuwd. Het gaat om materialen van glas of kunststof die geschikt zijn om een ​​glad oppervlak te krijgen of om het oppervlak van het materiaal te ontbramen. Er is een kleine verandering in de afmeting van het onderdeel bij onderwerping aan parelstralen. Daarom is het niet geschikt voor onderdelen waar details belangrijk zijn.

Polijsten

Polijsten is een andere nabewerkingsmethode om een ​​3D-geprint onderdeel met een glad en glanzend oppervlak te krijgen. Het gaat om het reinigen van het oppervlak en het aanbrengen van een chemische behandeling. Polijsten is belangrijker in esthetiek. De auto-industrie gebruikt het bijvoorbeeld om significante spiegelreflectie te bereiken.

galvaniseren

Galvaniseren is een proces waarbij het gesinterde onderdeel wordt gecoat met een ander metaal via een elektrochemische opstelling. Hier is het gesinterde deel de kathode, terwijl het bekledingsmetaal de anode is. Beide zijn ondergedompeld in een oplossing en bij het passeren van een gelijkstroom bedekt het metaal het gesinterde onderdeel. 3D-geprinte onderdelen die worden gegalvaniseerd, worden elektrisch geleidend met verbeterde sterkte en functionaliteit. Afhankelijk van het materiaal dat voor de coating wordt gebruikt, kan het ook esthetisch aantrekkelijk worden.

Verven

Verven omvat het aanbrengen van kleurstoffen of pigmenten op het 3D-geprinte onderdeel om esthetiek te bereiken. Het bedrukte deel wordt gereinigd en ondergedompeld in een kleurstofcontainer. Afhankelijk van de soorten kleurstoffen heeft u mogelijk een lijm nodig. Verven leidt tot volledige dekking van het binnen- en buitenoppervlak en dringt diep door in het onderdeel. Bij gebruik kan het de onderdeelafmeting vergroten, waardoor het ongeschikt is voor producten waarbij de onderdeelafmeting onder controle moet worden gehouden.

Schilderen

Bij schilderen worden verschillende stoffen zoals pigment, verf of kleur op een 3D-geprint onderdeel aangebracht. SLS 3D-geprinte onderdelen kunnen worden geverfd met slijtvastheid, oppervlaktehardheid, waterdichtheid en grensmarkeringen en vegen. Schilderen vergroot ook de afmeting van het onderdeel. Daarom kan het ongeschikt zijn voor producten waarbij het belangrijk is om de afmetingen van het onderdeel onder controle te houden.

Soorten SLS-printers

Alle SLS-printers werken op basis van de eerder gemarkeerde procedures. Er zijn echter verschillen op basis van hun lasertype, bouwvolume en 3D-ontwerp. Er zijn veel soorten SLS-printers op de markt. Ze zijn echter grotendeels onderverdeeld in twee categorieën, namelijk:

· Traditionele selectieve laser-sinter 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 krachtige lasers voor sinteren en vereisen een inerte omgeving om oxidatie en degradatie van het poedervormige materiaal te voorkomen.

Traditionele SLS 3D-printers nemen veel ruimte in beslag, waarbij de kleinste ongeveer 10 m² in beslag neemt. Ze hebben ook hoge kosten, met een startprijs van ongeveer $ 100.000. Daarom zijn ze voor veel bedrijven niet toegankelijk.

· Benchtop industriële selectieve lasersinterprinters

Benchtop industriële SLS-printers zijn anders dan traditionele omdat er een compromis is in hun capaciteit. Trade-offs kunnen een lagere kwaliteit van onderdelen en complexe, handmatige workflows zijn, die van invloed zijn op het gebruik ervan in industriële en productieomgevingen. Ze hebben een klein formaat in vergelijking met traditionele printers, maar met een kleiner bouwvolume. Toch produceren ze onderdelen van hoge kwaliteit.

Industriële toepassingen van SLS-afdrukken

SLS 3D-printen is een veelgebruikt proces dat in veel industrieën wordt gebruikt bij productontwikkeling. Hieronder staan ​​een aantal industrieën die de technologie gebruiken en voorbeelden van industriële toepassingen.

· Lucht- en ruimtevaartindustrie

Sommige onderdelen die in de lucht- en ruimtevaartindustrie worden gebruikt, worden gewoonlijk vervaardigd door SLS 3D-printtechnologie. Luchtvaartmaatschappijen zoals Emiraat gebruiken de technologie om interieuronderdelen en cabinecomponenten van vliegtuigen te maken, zoals videobewakingsschermen en ventilatieroosters

· Auto-industrie

SLS-printtechnologie maakt innovatie in de auto-industrie mogelijk. Auto-ontwerpers kunnen bijvoorbeeld auto-ontwerpen met een hogere snelheid verbeteren dan andere traditionele technologieën in de autosport. Dit is te zien aan de manier waarop Alfa Romeo gebruik maakt van SLS 3D-printen bij de aerodynamische ontwikkeling van hun auto's.

· Consumentenindustrie

De consumentenindustrie gebruikt SLS-printing ook bij het maken van verschillende producten. Luxe consumentenbedrijf Chanel gebruikt bijvoorbeeld SLS-technologie bij het maken van mascaraborstels. Met de technologie kon Chanel het ontwerp van de mascaraborstel optimaliseren.

Andere toepassingen zijn onder meer het gebruik in schoenenproducten waar bedrijven zoals Adidas de technologie gebruiken voor het produceren van op maat gemaakte inlegzolen en sandalen.

· Gezondheidszorg

SLS 3D-printen produceert onderdelen die bekend staan ​​om hun verbeterde stijfheid, een gemeenschappelijke eigenschap die nodig is in de gezondheidszorg. Hier is het geschikt om kant-en-klare, patiëntspecifieke medische hulpmiddelen in eigen huis te maken. Deze omvatten prothesen en orthesen (d.w.z. vervanging van ledematen + beugels) en chirurgische modellen en hulpmiddelen.

RapidDirect – SLS-afdrukken Service

Selectief lasersinteren is populair in veel industrieën op basis van precisie, nauwkeurigheid, productiviteit en andere voordelen. Het beheersen van de technologie kan alleen komen met een onderzoeksminnende geest. Daarom introduceerde het artikel het concept op de eenvoudigst mogelijke manier. De methode is eenvoudig; uitbesteding aan de juiste service is echter de juiste benadering om het beste selectieve lasersinterproces te ervaren.

RapidDirect SLS-afdrukservice is een van de beste SLS-services die u kunt vinden. Met ons team van goed ervaren ingenieurs in de technologie, heb je een grotere kans op een storingsvrij en kwalitatief gegarandeerd project.

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

Veelgestelde vragen

Kan ik SLS-afdrukken gebruiken voor een lage productie?

Ja, u kunt SLS 3D-printen gebruiken voor kleine oplagen. Momenteel is het een alternatief voor spuitgieten voor lage productieruns. Hier is de technologie geschikt voor het vervaardigen van onderdelen met complexe vormen en geometrieën.

Kan ik SLS-afdrukken gebruiken voor rapid prototyping?

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

Wat is het verschil tussen SLS en SLM?

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

Wat is het grootste nadeel van het hebben van een SLS 3D-printer?

Het belangrijkste nadeel waarmee fabrikanten worden geconfronteerd tijdens het gebruik van het proces, is de beperking van grondstoffen. Momenteel is de methode alleen geschikt voor plastic polymeren zoals PA-11, PA-12, PEEK. Daarom zijn het proces en de voordelen ervan niet geschikt voor andere materialen, zoals metalen, die vaker voorkomen in de productie.