Hvað er SLS 3D prentun?

SLS 3D prentun er 3D prentunaraðferð sem byggir á sértækri leysihertutækni. Sem ein af elstu aukefnaframleiðslutækni til að ná viðskiptalegum notum í iðnaðargeiranum, hefur SLS lengi haft mikilvæga stöðu í hraðri frumgerð og hagnýtri lítilli-lotuframleiðslu vegna kosta þess að krefjast ekki stuðningsmannvirkja, víðtækrar aðlögunarhæfni efnis og stöðugrar frammistöðu hluta. Eftirfarandi er ítarleg útskýring á SLS 3D prentun:

Vinnureglan um SLS 3D prentun byggir á innrauðum leysigeislum til að herða duft við háan hita. Í prentunarferlinu er svo-kallað „beð“ þar sem rúlla dreifir þunnu lagi af dufti, sem síðan er hertað í samræmi við lögin sem skorin eru í sneiðar úr þrívíddar líkanaskrá (eins og .stl skrá, venjulega upprunnin úr CAD eða öðrum hönnunarhugbúnaði). Lasergeislinn skannar duftlagið eftir fyrirfram ákveðnum slóð, sem veldur því að duftagnirnar þéttast undir virkni leysisins og mynda þá lögun sem óskað er eftir. Eftir það lækkar pallurinn smám saman og ferlið er endurtekið þar til lokalagið er myndað. Að lokum þarf að fjarlægja líkanið úr óhertu duftinu og fara í eftirvinnslu, svo sem sandblástur, til að fá fullunna prentaða hlutann.

Til að skilja þessa vinnureglu dýpra er hægt að skipta öllu ferlinu niður í nokkur lykilundirstig.- Fyrst er forhitunarstigið: áður en prentun hefst er byggingarhólfið hitað að hitastigi nálægt en aðeins undir bræðslumarki efnisins (fyrir nylon 12 efni er forhitunarhitastiginu venjulega stjórnað um 170–180 gráður). Tilgangurinn er að draga úr hitastiginu milli staðarsvæðisins sem hert er af leysinum og nærliggjandi svæða og minnka þannig hættuna á vindi og aflögun af völdum ójafnrar hitauppstreymis. Næst er duftdreifingarstigið- þar sem rúllu- eða endurhúðunarblað dreifir dufti jafnt á byggingarpallinn. Lagþykkt er venjulega stjórnað á milli 0,06 og 0,12 mm; Þynnri lög gefa almennt meiri mótunarnákvæmni og yfirborðsgæði, en eykur prenttímann að sama skapi. Í leysiskönnunarstiginu fylgir búnaðurinn slóðagögnum sem myndast af sneiðhugbúnaðinum, framkvæmir fyrst fína skönnun á útlínumörkunum og fyllir síðan innri svæðin. Þessi „útlínur-fyrst, síðan fylla“ skannaaðferð hjálpar til við að bæta víddarnákvæmni yfirborðs hlutans. Þar að auki, vegna þess að allt byggingarhólfið er haldið í háum-hitaumhverfi og venjulega þarfnast verndar með óvirku gasi eins og köfnunarefni til að koma í veg fyrir oxun duftefnisins við hærra hitastig, þurfa prentuðu hlutarnir oft að kólna náttúrulega inni í hólfinu í nokkrar klukkustundir eða jafnvel lengur áður en hægt er að fjarlægja þá til síðari vinnslu. Þetta kælingarferli hefur einnig ó-hverfandi áhrif á endanlega vélræna eiginleika hlutanna.

Engin stuðningsmannvirki krafist: Í samanburði við þrívíddarprentunartækni eins og FDM, þarf SLS þrívíddarprentun ekki neinna stuðningsmannvirkja þegar prentuð eru líkön með flóknum rúmfræði. Þetta er vegna þess að duftefnið getur náttúrulega myndað nauðsynlega lögun við leysir sintun án þess að þörf sé á viðbótarstuðningi.

Efnisfjölbreytni: SLS 3D prentun getur notað margs konar efni, þar á meðal málmduft, pólýamíð (eins og nylon 12 duft) og hitaþjálu pólýúretan. Þessi efni geta verið valin í samræmi við sérstakar umsóknir til að ná tilætluðum vélrænni eiginleikum.

Núll-úrgangstækni: SLS 3D prentun er núll-úrgangstækni vegna þess að hægt er að endurnýta óhertu duft. Þetta dregur úr efniskostnaði og minnkar umhverfisáhrif.

Til viðbótar við þrjá kjarnakosti hér að ofan sýnir SLS 3D prentun einnig eftirfarandi virðisauka í raunverulegum framleiðsluforritum:

Framúrskarandi vélrænni eiginleikar og samsætumyndun: Vegna þess að duftagnir bráðna að fullu og mynda málmvinnslutengi undir leysiverkun meðan á myndunarferlinu stendur, eru vélrænir eiginleikar SLS-prentaðra hluta nær samsætu en í sumum öðrum aukefnaframleiðsluferlum (eins og FDM). Það er, styrkleikaframmistaða hlutans er tiltölulega jafnvægi í mismunandi áttir, án augljósra vélrænna veika punkta af völdum mismunandi prentunarstefnu. Þetta gerir SLS hlutar hentugri fyrir hagnýta íhluti sem verða að standast ákveðna álag.

Skilvirk hreiðurprentunarmöguleiki: Vegna þess að ósintað duftið sjálft þjónar sem náttúrulegur stuðningur við prentunarferlið getur SLS búnaður samtímis hreiðrað og raðað mörgum hlutum innan þriggja-víddar rýmis byggingarhólfsins, fullnýtt allt rúmmál hólfsins og þar með bætt framleiðsluhagkvæmni eins prentunarvinnu til muna. Þetta er sérstaklega mikilvægt í lítilli-lotuframleiðsluatburðarás.

Hæfni til að endurskapa flókin mannvirki og fín smáatriði: SLS tæknin nýtur góðs af þeim eiginleikum að þurfa engin stoðvirki og getur auðveldlega gert sér grein fyrir samþættri prentun á þunnum-veggbyggingum, innri holrúmum, lifandi lamir og jafnvel samtengdum búnaði sem hægt er að setja saman beint. Þessar flóknu mannvirki myndu oft þurfa mörg vinnsluþrep eða væri ómögulegt að ná með hefðbundnum vinnsluaðferðum.

Góð yfirborðsgæði og aðlögunarhæfni eftir-vinnslu: SLS-prentaðir hlutar sýna venjulega örlítið kornótt, matt yfirborð. Þessi yfirborðsáferð hentar náttúrulega fyrir margs konar eftirvinnsluaðferðir eins og sandblástur, litun og málningu, sem veitir umtalsverðan rekstrarsveigjanleika fyrir fagurfræðilega aukningu og virknistyrkingu hlutanna.

Til viðbótar við efni úr pólýamíð (nylon) röð, hefur SLS tækni þróað tiltölulega ríkt efniskerfi til að uppfylla frammistöðukröfur mismunandi notkunarsviðsmynda.

Nylon 12 (PA12): Sem stendur er mest notaða SLS prentefnið, það býður upp á góða yfirgripsmikla vélræna eiginleika, efnaþol og víddarstöðugleika og er hentugur til framleiðslu á hagnýtum frumgerðum og enda-hlutum.

Nylon 11 (PA11): Í ​​samanburði við nylon 12 hefur það betri seigleika og sveigjanleika, sem gerir það sérstaklega hentugur fyrir notkunarsviðsmyndir sem verða að standast ákveðnar beygju- og höggálag, svo sem smellu-byggingar og lifandi lamir.

Gler-trefjar/kolefni-trefjastyrkt nælon: Með því að bæta gler-trefjum eða kolefnis-trefjafylliefnum við nælonfylki er hægt að bæta stífleika og háan-hitaþol efnisins verulega, sem gerir það hentugt fyrir iðnaðarhluta með meiri kröfur um styrkleika.

Hitaþolið pólýúretan (TPU): Sem sveigjanlegt efni getur TPU-duft eftir sintun sýnt gúmmí-eins og mýkt og sveigjanleika og er mikið notað í aðstæðum sem krefjast teygjanlegrar aflögunar, eins og skósóla, þéttingar og púða.

Málmduft (ákveðinn SLS búnaður og afleidd ferli): Sum sértæk hertunarferli sem miða að málmefnum geta unnið úr ryðfríu stáli, títan ál og öðru málmdufti til að framleiða hagnýta málmhluta. Hins vegar þurfa þeir venjulega síðari íferðar- eða sintunarþéttingarmeðferðir og eru frábrugðnar sérhæfðum málmleysisbræðsluferlum (SLM).

Akademískar rannsóknir: SLS 3D prentunartækni er hægt að nota í fræðilegum rannsóknum til að hjálpa vísindamönnum að framleiða frumgerðir fyrir tilraunir og prófanir.

Hröð frumgerð: Í vöruþróunarferlinu getur SLS 3D prentun fljótt framleitt frumgerð vöru fyrir hönnuði og verkfræðinga til að meta og bæta.

Lítil-lotuframleiðsla: SLS 3D prentunartækni hentar einnig fyrir litla-lotuframleiðslu, sérstaklega fyrir vörur sem krefjast sérsniðnar eða flókinna rúmfræði.

Fyrir utan þrjár helstu notkunarsviðsmyndirnar hér að ofan, eru hagnýt útfærslutilvik SLS 3D prentunar í tilteknum atvinnugreinum sífellt algengari. Á sviði geimferða er SLS tækni oft notuð til að framleiða innri íhluti flugvéla, rásfestingar og léttar verkfærabúnað til prófunar á jörðu niðri; framúrskarandi efnaþol og tiltölulega lítill þéttleiki nælonefna gera þau að kjörnum vali á þessu sviði. Á læknis- og heilbrigðissviði er SLS tækni víða beitt við framleiðslu á sérsniðnum stoðtækjabúnaði, stoðtækjahlutum og skurðaðgerðarleiðbeiningum; Stuðnings-eiginleikar þess með lausri mynd gerir kleift að framkvæma flókna lausa hönnun sem samræmast líffærafræðilegum mannvirkjum auðveldlega. Á sviði neysluvöru eru vörur eins og gleraugnaumgjarðir, íþróttahlífar og sérsniðin klæðanleg tæki í auknum mæli framleidd í litlum lotum eða sérsniðnu formi með því að nota SLS tækni, sem kemur jafnvægi á persónulega hönnunartjáningu og framleiðsluhagkvæmni. Á sviði iðnaðarframleiðslu er SLS tæknin einnig notuð til að framleiða jigs, innréttingar og önnur framleiðslu-hjálparverkfæri, sem hjálpar fyrirtækjum að klára endurteknar uppfærslur á framleiðslu-línuverkfærum með lægri kostnaði og í styttri lotum.

Meðal margra aukefnaframleiðsluferla hefur SLS tæknin sérstaka eiginleika samanborið við almenna tækni eins og FDM (samrunna útfellingarlíkön) og SLA (stereolithography). FDM tæknin býður upp á lágan búnaðarkostnað og einfalda notkun, en krefst venjulega viðbótar stuðningsefnis við prentun flókinna yfirhangandi mannvirkja, og millilagsbindingarstyrkur hlutanna er tiltölulega veik, með meira áberandi anisotropy. SLA tæknin getur náð afar mikilli yfirborðsáferð og mótunarnákvæmni, en ending og-langtímastöðugleiki ljósnæmu plastefnisefna sem hún notar er almennt lakari en nælonefnin sem notuð eru í SLS, og hún krefst einnig stuðningsmannvirkja til að aðstoða við mótun. Aftur á móti gefa alhliða kostir SLS tækninnar, þar sem hún krefst enga stuðnings, jafnvægis á vélrænni eiginleika efnisins og skilvirka hreiðurprentun, því einstaka samkeppnishæfni í hagnýtri frumgerð sannprófun og framleiðslu á smá-lotu-hluta.

Þrátt fyrir að SLS 3D prentunartækni hafi áberandi kosti, eru ákveðnar áskoranir sem enn á eftir að sigrast á í hagnýtri notkun. Í fyrsta lagi er kostnaður við öflun búnaðar og rekstrarkostnaður tiltölulega hár; verð á iðnaðar-flokki SLS búnaðar er yfirleitt mun hærra en á borðtölvu-FDM eða SLA búnaði og stöðug neysla á duftefnum og óvirkum lofttegundum eins og köfnunarefni er einnig verulegur rekstrarkostnaður. Í öðru lagi sýna prentaðir hlutar venjulega ákveðna granularity og porosity á yfirborðinu; ef þörf er á mjög mikilli yfirborðsfrágangi, eru viðbótarþrep eftir-vinnslu eins og pússun og gegndreypingarþéttingu oft nauðsynleg. Að auki, þó að endurnýting dufts dragi úr efnisúrgangi, getur flæðihæfni og kristallleiki endurunnið duft breyst, sem aftur getur haft áhrif á samkvæmni hlutanna sem eru prentaðir úr blöndu af nýju og notaðu dufti. Þess vegna þurfa framleiðendur og notendur búnaðar venjulega að koma á ströngum duftendurvinnsluhlutföllum og stjórnunarforskriftum til að tryggja stöðugleika vörugæða á milli lota.

Raunverulegir möguleikar SLS 3D prentunartækni felast í nýjum efnum með sérsniðnum eiginleikum. Þegar efnisvísindin halda áfram að þróast verða fleiri ný efni með sérstaka eiginleika (svo sem rafleiðni, hitaþol og vatnsþol) notuð í SLS 3D prentun í framtíðinni. Að auki, með stöðugum tækniframförum og kostnaðarlækkun, er búist við að SLS 3D prentun verði víða beitt á fleiri sviðum og verði mikilvægur þáttur í framtíðarframleiðslutækni.

Frá sjónarhóli búnaðartækniþróunar, er innleiðing fjöl-samhliða leysisskönnunarkerfa smám saman að stytta einn-hluta prentunarferils SLS búnaðar, sem bætir enn frekar efnahagslega hagkvæmni hans í miðlungs-lotuframleiðslu. Á sama tíma er gervigreind og vélanámstækni farin að beita til skynsamlegrar hagræðingar á prentbreytum og rauntímagæðaeftirliti með myndunarferlinu. Með kraftmikilli aðlögun á helstu ferlibreytum eins og hitasviðum og leysiorkudreifingu, minnka líkurnar á göllum eins og vindi og gropi í raun og samkvæmni vöruafraksturs er bætt. Hvað varðar nýsköpun í efni, auk núverandi verkfræðilegra plastkerfa, eru ný duftefni með-logavarnareiginleika, lífsamrýmanleika og niðurbrjótanlega eiginleika einnig í stöðugri þróun. Þetta mun víkka enn frekar út notkunarmörk SLS tækni á sviðum eins og lækninga- og neysluvörum sem gera sérstakar kröfur um efniseiginleika. Ennfremur, eftir því sem tækni til endurheimts og endurvinnslu dufts heldur áfram að þroskast, er búist við að heildarframleiðslukostnaður SLS þrívíddarprentunar haldi áfram að lækka og þar með gera efnahagslega kosti þess fram yfir hefðbundna sprautumótunarferla á meðal- og litlum-lotuframleiðslusviði enn meira áberandi.

Í stuttu máli, SLS 3D prentun er háþróuð 3D prentunaraðferð sem byggir á sértækri leysihertutækni. Það býður upp á kosti eins og enga þörf fyrir stuðningsmannvirki, efnisfjölbreytileika og núll-úrgangseiginleika og hefur verið mikið notað í fræðilegum rannsóknum, hröðum frumgerðum og lítilli-lotuframleiðslu. Með stöðugum tækniframförum og efnisnýjungum er búist við að SLS 3D prentun muni gegna mikilvægu hlutverki á fleiri sviðum.

Fyrir fyrirtæki sem vonast til að ná hraðri endurtekinni sannprófun á vöruþróunarstigi, eða sem leita að lausnum sem jafna kostnað og frammistöðu í lítilli-lotu og sérsniðinni framleiðslu, mun djúpur skilningur og skynsamleg beiting SLS 3D prentunartækni hjálpa til við að byggja upp sveigjanlegri framleiðslugetu á sífellt samkeppnishæfari markaði.