كيف يعمل التلبيد الانتقائي بالليزر (SLS)؟

لا يتطلب قوالب أو هياكل دعم. وعلاوة على ذلك، يمكنها إنتاج أشكال هندسية معقدة وهياكل داخلية وجدران رقيقة ذات خواص ميكانيكية مماثلة للأجزاء المصبوبة بالحقن. وهذا يقلل من دورة التطوير ويجعلها بديلاً للعديد من قطع العمل وحتى التجميعات الكاملة.

مبدأ عملية SLS

في عملية SLS، يتم وضع طبقة رقيقة من المسحوق على منصة البناء ويتم تسخينها إلى ما دون درجة حرارة انصهار المادة بقليل، والتي يشار إليها غالبًا بدرجة حرارة البناء (السخانات غير موضحة في الرسم التخطيطي). بعد ذلك، يتتبع الليزر المقطع العرضي لهندسة الجزء من الطبقة الأولى، مما يوفر طاقة كافية لإذابة المادة محليًا. بدون أي قوى قص، يحتاج الذوبان إلى لزوجة منخفضة وتوتر سطحي منخفض للاندماج وتشكيل تجمع ذوبان موحد. ويبقى المسحوق المحيط صلبًا ويحافظ على شكل الهندسة المنصهرة. لذلك، لا حاجة إلى هياكل داعمة. يمكن ملاحظة ذلك من خلال الأجزاء الثلاثة المبنية على شكل حرف N في قاع المسحوق. يتم الآن خفض منصة البناء بارتفاع طبقة واحدة لإفساح المجال للطبقة التالية. تتحرك المكنسة أو أسطوانة إعادة الطلاء عبر السطح، وتلتقط المواد الزائدة من الخزان وتضع مسحوقًا جديدًا وأكثر برودة فوق منصة البناء لإنشاء الطبقة التالية. مرة أخرى، يتم تسخين المسحوق لإبقائه في درجة حرارة البناء. هذا مهم لإعاقة التبلور. يتم الاحتفاظ بغلاف البناء بالكامل في جو من النيتروجين لتقليل آثار التقادم. تتكرر هذه الخطوات العملية لطلاء المسحوق والصهر بالليزر مرارًا وتكرارًا حتى يتم بناء الجزء بالكامل. وعندئذٍ فقط يتم تبريد غلاف البناء، مما يؤدي إلى بدء عملية التبلور وبالتالي عملية التصلب للجزء. بعد أن يتم تبريد الجزء والمسحوق المحيط به بالكامل، يتم تفريغ الجزء من التغليف.

المواد المستخدمة في عملية SLS

كانت المادة الأولى المستخدمة في هذه العملية هي PA12، نظرًا لأدائها الميكانيكي الجيد وقدرتها على توليد المساحيق عن طريق الترسيب. وينتج عن ذلك مسحوق ذو شكل كروي شبه مثالي، وهو أمر ضروري لإنشاء طبقة موحدة أثناء الطلاء. ولا يزال يشكل 90-95% من جميع المواد المستخدمة في SLS اليوم. ومع ذلك، في السنوات الأخيرة، تم تأهيل المزيد والمزيد من المواد للعملية بما في ذلك المواد عالية الأداء مثل PEEK، والمواد المرنة مثل TPUs وحتى المواد السلعية مثل PP. يتم إنتاج معظمها عن طريق الطحن بالتبريد وتظهر انحرافات أكثر أو أقل وضوحًا عن الشكل الدائري [1].

المزيد من الأساسيات حول التلبيد الانتقائي بالليزر الانتقائي وتقنيات التصنيع المضافة الأخرى متاحة على قناتنا على YouTube!

تعرف على المزيد عن اندماج قاع مسحوق البوليمر هنا!

التحليل الحراري وعلم الريولوجيا الداعم لعمليات SLS الناجحة

يتم استهداف البحث والتطوير الذي يركز على عمليات SLS عند دراسة مواد جديدة لـ SLS. ويتمثل الهدف من ذلك في تحديد مدى ملاءمتها لـ SLS، وتحديد نافذة العملية، وتحليل تكوين ذوبان الحوض وفهم كيفية تغيير الحشوات لخصائص المسحوق والأجزاء النهائية. في منشورات المدونة التالية، سنلقي الضوء على طرق التحليل المختلفة باستخدام أدوات التحليل الحراري وعلم الريولوجيا لتوصيف المعلمات الرئيسية، بما في ذلك تحديد نافذة العملية والتبلور المتساوي الحرارة لمساحيق SLS باستخدام المسح الضوئي التفاضلي (DSC) بالإضافة إلى دراسة الإجهاد المتبقي والالتواء في SLS.

المصادر

[1] شميد، م. (2018): التلبيد بالليزر باستخدام البلاستيك - التكنولوجيا والعمليات والمواد، Carl Hanser Verlag، ميونيخ.

كيفية تحديد نافذة المعالجة لمساحيق SLS باستخدام DSC

من أجل توصيف مسحوق البوليمر لمعرفة مدى ملاءمته لـ SLS وتحديد نافذة العملية المحتملة، يتم استخدام قياس المسح التفاضلي للمسعرات (DSC). تعلم كيفية إعداد القياسات وتفسيرها!

كيفية دراسة سلوك التبلور المتساوي الحرارة لمسحوق SLS باستخدام DSC

في مقالة سابقة، تم تحديد نافذة المعالجة في عملية التلبيد الانتقائي بالليزر باستخدام مسحوق البولي أميد 12 باستخدام القياسات الديناميكية. في هذه المقالة، نشرح كيف يمكن استخدام القياسات المتساوية الحرارة لإجراء دراسات أكثر تقدمًا.

ويلو: أداء أفضل مع المكونات المطبوعة ثلاثية الأبعاد المعززة بالألياف

شركة Wilo SE هي شركة عالمية مصنعة للمضخات وأنظمة المضخات لخدمات البناء، وسلسلة إدارة المياه بأكملها والصناعة. وليس من المستغرب أن تعمل شركة Wilo مع أحدث التقنيات مثل التصنيع الإضافي. تعرف على كيفية استخدامهم لجهاز NETZSCH DSC 214 Polyma لفهم السلوك الحراري لخيارات المواد الجديدة.

تقدير التواء أجزاء التلبيد الانتقائي بالليزر الانتقائي باستخدام التحليل الميكانيكي الحراري

تتسم المواد البلاستيكية المستخدمة في التلبيد الانتقائي بالليزر (SLS) بتمدد حراري أعلى عند مقارنتها بالمواد الأخرى. ولذلك، من المهم معرفة كيف تتغير أبعاد جزء SLS عند درجات حرارة مختلفة أثناء البناء وأثناء الاستخدام. فكلما زاد معامل التمدد الحراري، كلما كانت الأجزاء أكثر عرضة للالتواء أو التجعيد وتراكم الضغوط المتبقية. اعرف المزيد!

تقدير الضغوط المتبقية في أجزاء SLS باستخدام DMA

يُعد التلبيد الانتقائي بالليزر (SLS) أحد أكثر تقنيات التصنيع المضاف استخدامًا لإنتاج الأجزاء البلاستيكية الهيكلية. عند تشغيلها في درجة حرارة مرتفعة، يمكن أن تكون أي ضغوط متبقية ضارة بأداء الجزء. ومن أجل فهم الإجهادات المتبقية بشكل أفضل، هناك حاجة إلى معرفة معامل المادة. تعرف على المزيد حول الإجهاد المتبقي وكيفية قياس خاصية المادة باستخدام طريقة التحليل الحراري.

قياس السعة الحرارية النوعية لمحاكاة عمليات SLS

لقد بُذلت جهود كبيرة لنمذجة ومحاكاة عملية التلبيد الانتقائي بالليزر حيث يصعب قياس المعلومات حول مجال درجة الحرارة في الطبقات السفلية. تعلم كيف يمكن أن تساعد السعة الحرارية النوعية!

كيف تؤثر الحشوات على سلوك تبلور مساحيق SLS

ونظرًا للعدد المحدود من المواد المتاحة لعملية التلبيد الانتقائي بالليزر التي لا تزال محدودة، هناك طلب مستمر على المواد ذات الخصائص المختلفة. عادةً ما يكون لإضافة أي مادة حشو إلى مسحوق SLS تأثير على سلوك المعالجة. نبحث اليوم في سلوك تبلور مسحوق PA12 المملوء بكرات ورقائق النحاس.

كيف تؤثر السعة الحرارية النوعية للمساحيق المملوءة على معلمات معالجة SLS

يعد تعديل مساحيق التلبيد الانتقائي بالليزر (SLS) بمواد مالئة طريقة جيدة لتعديل خصائص الأجزاء المنتجة دون الحاجة إلى مواد مسحوق جديدة. تعرف على كيفية تقييم تأثير الحشوات النحاسية على سلوك المعالجة.

كيفية تحضير أجزاء SLS لقياسات التحليل الحراري: LFA

يؤثر اتجاه بناء العينات على الخواص الميكانيكية لأجزاء التلبيد الانتقائي بالليزر (SLS). لذلك، يجب تقييم الخواص الفيزيائية الحرارية في اتجاهات مختلفة. تعرّف على كيفية تحضير العينات المملوءة لتحليل وميض الليزر!

كيف يؤثر الانتشار الحراري على درجة حرارة البناء في عملية SLS

تؤثر الحشوات الموصلة في مسحوق البوليمر، مثل كرات النحاس والرقائق النحاسية، على عمليات التصنيع المضافة. تعلّم كيف يسمح تحليل وميض الليزر بتحديد إعدادات العملية لطباعة أجزاء بأعلى جودة.

كيف تزيد الحشوات من السلوك المتساوي الخواص أو المتباين الخواص لأجزاء SLS من خلال محاذاة

وبشكل عام، تؤدي إضافة مواد الحشو إلى زيادة في الأداء الميكانيكي. لفهم كيفية تغير الصلابة أو المعامل كدالة لهندسة الحشو ومحتوى الحشو، يمكن استخدام التحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA). تعرف على المزيد في مقالتنا.

لماذا تأثير الحشوات متباينة الخواص على التمدد الحراري يعتمد على العملية

تضاف الحشوات إلى مصفوفة البوليمر لتحسين الأداء الميكانيكي للمنتج النهائي. ويعتمد اتجاه هذه الحشوات على ظروف المعالجة. تعرف على كيفية تأثير المحتوى والشكل والتوجيه الكلي للألياف النحاسية على معامل التمدد الحجمي الحراري.