Laser, proszek i druk 3D, czyli technologia selektywnego spiekania laserowego (SLS)

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Czas czytania: 3 min.

Technologia SLS należy do całej rodziny technologii druku 3D, które jako materiał eksploatacyjny wykorzystują proszek – w tym przypadku łączony laserowo.

Eksperymenty z wykorzystaniem sproszkowanych materiałów do tworzenia przestrzennych modeli są starsze, niż mogłoby to wynikać z obecnego boomu na druk 3D. Technologia SLS, którą omawiamy w tym artykule, wymyślona została już w 1979 roku, jest zatem starsza od najpopularniejszych obecnie metod wytwarzania przyrostowego, takich jak FDM/FFF czy SLA. Patent tworzący podwaliny dla druku SLS nie został jednak skomercjalizowany, dlatego drukowanie proszkowe na czasy swojej świetności musiało zaczekać aż do drugiej dekady wieku XXI. Obecnie maszyny SLS coraz częściej możemy spotkać w firmach przemysłowych, zwłaszcza na etapach prototypowania i małoseryjnej produkcji.

Na czym polega druk SLS?

Selective Laser Sintering, czyli selektywne spiekanie laserowe, bazuje na idei zbliżonej do innych metod drukowania proszkowego – SLM, EBM, ale także Binder Jetting czy też Color Jet Printing (choć w dwóch ostatnich materiał eksploatacyjny jest nie topiony, a niejako sklejany poprzez wstrzykiwanie płynnego spoiwa). W przypadku SLS druk 3D polega na podgrzewaniu sproszkowanego tworzywa sztucznego (a czasem również proszku ceramicznego lub stanowiącego mieszaninę metali) wiązką lasera. W wyniku tego procesu materiał eksploatacyjny roztapia się, a następnie ponownie zestala, aby odwzorować kształt wyrysowany przez laser. Uzyskiwana w ten sposób warstwa charakteryzuje się dużą wytrzymałością mechaniczną, a poszczególne warstwy bardzo dobrze stapiają się ze sobą, dzięki czemu powierzchnia tworzonego modelu jest gładka.

Naszyjnik z druku 3D
Ozdoba wykonana w technologii SLS.

Jak zbudowana jest drukarka 3D do Selective Laser Sintering?

Zasadnicze elementy konstrukcyjne urządzenia to stół roboczy i głowica z laserem umieszczone w zamkniętej komorze drukowania. Szczelna obudowa pozwala zapewnić stabilne warunki podczas całego procesu wytwarzania modelu, a tam gdzie jest to niezbędne, umożliwia również przepływ przez komorę drukowania gazu ochronnego zapobiegającego utlenianiu spiekanej powierzchni. Proces drukowania rozpoczyna się rozprowadzeniem na powierzchni stołu roboczego cienkiej warstwy proszku tworzywowego, ceramicznego, metalowego, woskowego lub szklanego – w zależności od rodzaju materiału używanego do modelowania. Nałożona warstwa jest wyrównywana.

Następnie uruchomiona zostaje głowica z laserem dużej mocy, który powoduje stapianie się proszku w taki sposób, by odwzorowany został przekrój modelu. Podobnie jak w innych metodach wytwarzania przyrostowego, tak i w druku SLS opracowany komputerowo model jest bowiem – na potrzeby komunikacji z maszyną drukującą – wirtualnie dzielony na warstwy (przekroje), a następnie odwzorowywany w sproszkowanym materiale przez wiązkę lasera. Po uzyskaniu warstwy modelu stół roboczy obniża się, a na poprzednio rozprowadzony proszek i tworzony w nim detal nakładana jest kolejna warstewka materiału. Laser ponownie łączy proszek na określonym obszarze, nadbudowując tym samym kolejną warstwę modelu. Procedura powtarza się aż do chwili, w której drukowany detal będzie gotowy.

Zalety i specyfika technologii SLS

Proces selektywnego spiekania laserowego jest – jak widać z powyższego opisu – stosunkowo prosty i elastyczny, dlatego znajduje zastosowanie w przemyśle, prototypowniach, laboratoriach oraz nauce. Druk SLS umożliwia uzyskanie dużej dokładności, zwłaszcza przy mniejszych detalach, ułatwia wykonywanie wielu modeli jednocześnie (w różnych punktach tego samego obszaru roboczego), a nawet tworzenie konstrukcji z elementami ruchomymi. Dokładne parametry wydruku zależą od wielu czynników, w tym od stopnia rozdrobnienia proszku oraz grubości nakładanej warstwy. Dużym plusem jest też wykonywanie detali bez materiałów podporowych, ponieważ za podporę służy sam niewykorzystany materiał eksploatacyjny. Mimo wielu oczywistych zalet, na korzystanie z technologii selektywnego spiekania laserowego mogą pozwolić sobie jedynie duże firmy – barierę stanowi bowiem koszt samych drukarek 3D, wynikający z ich technicznego zaawansowania. Użytkownicy domowi zainteresowani drukiem z laserową precyzją mają do wyboru zatem raczej technologię SLA i urządzenia takie, jak Creality LD-002R LCD – żywica + UV czy też Anycubic Photon S – żywica + UV.

Podziel się:

Share on facebook
Share on linkedin
Share on twitter
Marcin Lesiński

Marcin Lesiński

Miłośnik elektroniki, druku 3D i nauk stosowanych, swoją wiedzę gromadzi od 14-tego roku życia. W Botlandzie tworzy projekty i poradniki dla klientów, a w wolnym czasie zajmuje się automatycznymi uprawami i prototypowaniem. Fan muzyki rockowej i brytyjskiego kina.

Zobacz więcej:

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany.