В данной статье мы подробно опишем процесс печати по технологии SLS, из каких этапов он состоит и зачем они необходимы.
Весь процесс производства по технологии SLS можно разделить на отдельные этапы.
Этапы процесса селективного лазерного спекания порошков (SLS)
- Подготовка порошка
- Прогрев оборудования
- Подготовка рабочего задания
- Процесс выращивания
- Окончание печати и остывание
- Распаковка камеры построения
- Постобработка выращенных деталей
Подготовка порошка и прогрев оборудования
В технологии SLS применяется мелкодисперсный порошок термопластичного материала, чаще всего полиамида, который под действием лазерного излучения расплавляется согласно программе. Перед производством подготавливают рабочую смесь, состоящую из нового порошка и уже использованного в процессе, так называемая «вторичка». Для разных материалов пропорция замешивания порошков отличается, например для распространенного материала PA2200 используется соотношение 50/50.
Обновление рабочей смеси новым порошком ОБЯЗАТЕЛЬНО требуется делать для качественного построения, иначе на деталях будут появляться дефекты печати, так называемая «апельсиновая корка». Дело в том, что рабочая смесь, которая побывала в рабочей камере и подвергалась воздействию температуры, деградировала. Частицы порошка слиплись, и расплав такой смеси стал менее текучим. В результате при расплавлении лазером слой плохо растекается, и образуются дефекты формы.
Прогрев оборудования
Рабочая смесь засыпается в 3D-принтер, и установка ставится на прогрев до рабочей температуры. Этот этап необходим для равномерного прогрева всей установки и засыпанного в нее порошка. Обычно для прогрева требуется не менее 2ч, по истечению которых прогревается рабочая камера до заданной температуры и прогревается рабочая смесь внутри баков. Столь продолжительное время требуется для равномерного прогрева, так как термопласты обладают невысокой теплопроводностью.
Подготовка рабочего задания
Для работы требуется подготовить управляющую программу, а именно расположить весь имеющийся объем деталей в камере построения. На данном пункте не будем подробно останавливаться, просто Вам нужно знать, что из-за высокой дороговизны материала и невозможности использовать материал, побывавший в процессе без обновления, требуется плотно сформировать рабочее задание, уместив детали в минимальную высоту/объем построения. Именно из-за этого большинство SLS-принтеров не запускаются по требованию, а собирают определенный эффективный объем деталей, чтобы максимально плотно скомпоновать рабочую камеру. И именно из-за этого мелкие детали печатать более выгодно, чем крупные неудобные корпуса, которым требуется дополнительный объем деталей для компоновки.
Процесс выращивания
Изготовление происходит послойно. Лазер сначала проходит контур деталей, а потом заполняется центральная часть. Платформа опускается на толщину слоя, обычно 100 мкм, разравнивающее устройство наносит слой порошка, и включается прогрев камеры построения до нужной температуры. Температура в камере построения должна поддерживаться в определенных заданных границах, на примере PA2200 в диапазоне 174-175 0С. Так как в технологии SLS не применяются поддерживающие структуры, а детали поддерживаются за счет самого рабочего материала, то в случае резкого перепада температуры, спеченный слой может выгнуться из-за внутренних напряжений. Именно поэтому в камере должна поддерживаться определенная рабочая температура, чтобы не было коробления деталей, и именно поэтому каждый новый слой перед проходом лазера сначала хорошо прогревается дампами, и только после этого лазером добавляется небольшое количество энергии для спекания нужного сечения. Процесс печати должен быть непрерывен и не допускает даже кратковременной остановки. Т.е. как на том же FDM-принтере не получится при печати SLS продолжить работу после остановки. Даже кратковременная остановка влечет снижение температуры в камере построения, в следствие чего коробление деталей и невозможность нанесения нового слоя порошка.
Именно из-за сложности процесса поддержания температуры внутри камеры построения технология SLS не распространена для персональных 3D-принтеров.
Окончание печати и остывание
После окончания процесса выращивания требуется время на остывание. Сначала остывание идет вместе с оборудованием. Потом камеру помещают либо в термошкаф, либо в специальный бокс для остывания. Данный процесс нельзя ускорить или резко охладить рабочую камеру, так как неравномерное остывание приводит к деформации деталей при остывании. Пластиковый порошок медленно остывает из-за своей низкой теплопроводности. Края остывают, а середина уже требует большего времени. Зачастую, даже после нескольких дней остывания при распаковке камеры в середине сборки еще достаточно горячо.
Распаковка камеры построения
При распаковке детали достаются из порошка и подвергаются последующей обработке в пескоструйной камере, чтобы убрать остатки материала.
Постобработка выращенных деталей
После обработки в пескоструйной камере детали могут подвергаться различным видам постобработки, а именно:
- галтование для сглаживания поверхностей
- ручная шлифовка
- покраска
- пропитка детали наполнителем
Подробное описание процессов постобработки мы осветим в отдельной нашей статье.
Если Вам требуется консультация или хотите заказать 3d-печать своих деталей, пишите на project@rt-ecat.ru или звоните по телефону: 8 (901) 488-42-18. Вы можете также воспользоваться формой обратной связи.