Hvordan fungerer selektiv lasersintring (SLS)?

Det kræver ikke støbeforme eller støttestrukturer. Desuden kan den fremstille komplekse geometrier, indvendige strukturer og tynde vægge med mekaniske egenskaber, der kan sammenlignes med sprøjtestøbte dele. Det forkorter udviklingscyklussen og gør det til et alternativ for mange arbejdsemner og endda hele samlinger.

SLS-processens princip

I SLS-processen påføres et tyndt lag pulver på byggeplatformen og opvarmes til lige under materialets Smeltetemperaturer og entalpierEt stofs fusionsenthalpi, også kendt som latent varme, er et mål for den energitilførsel, typisk varme, der er nødvendig for at omdanne et stof fra fast til flydende tilstand. Et stofs smeltepunkt er den temperatur, hvor det skifter tilstand fra fast (krystallinsk) til flydende (isotropisk smelte).smeltetemperatur, som ofte kaldes byggetemperaturen (varmelegemer er ikke vist i skemaet). Derefter sporer en laser tværsnittet af delgeometrien i det første lag, hvilket giver nok energi til at smelte materialet lokalt. Uden forskydningskræfter skal smelten have en lav viskositet og overfladespænding for at smelte sammen og danne en ensartet smeltepøl. Det omgivende pulver forbliver fast og holder formen på den smeltede geometri. Derfor er der ikke brug for støttestrukturer. Dette kan ses på de tre N-formede byggedele i pulverlaget. Nu sænkes byggeplatformen med et lags højde for at gøre plads til det næste lag. En fejemaskine eller recoater-rulle bevæger sig hen over overfladen, samler overskydende materiale op fra reservoiret og lægger nyt og koldere pulver oven på byggeplatformen for at skabe det næste lag. Igen opvarmes pulveret for at holde det på byggetemperaturen. Dette er vigtigt for at forhindre KrystalliseringKrystallisering er den fysiske hærdningsproces under dannelse og vækst af krystaller. Under denne proces frigives krystallisationsvarme.krystallisering. Hele byggekonvolutten holdes i en nitrogenatmosfære for at reducere virkningerne af ældning. Disse procestrin med pulverlakering og lasersmeltning gentages igen og igen, indtil hele delen er bygget. Først derefter afkøles byggekonvolutten, hvilket indleder krystalliseringen og dermed størkningsprocessen af delen. Når delen og det omgivende pulver er kølet helt af, pakkes delen ud.

Materialer, der bruges i SLS-processen

Det første materiale, der blev brugt i denne proces, var PA12 på grund af dets gode mekaniske ydeevne og evnen til at generere pulver ved udfældning. Det giver et pulver med næsten perfekt kugleform, hvilket er nødvendigt for at skabe et ensartet lag under belægningen. Det udgør stadig 90-95% af alle materialer, der bruges i SLS i dag. Men i de senere år er flere og flere materialer blevet kvalificeret til processen, herunder højtydende materialer som PEEK, elastomere materialer som TPU og endda almindelige materialer som PP. De fleste af dem produceres ved kryogenisk slibning og viser mere eller mindre udtalte afvigelser fra den cirkulære form [1].

Mere grundlæggende viden om selektiv lasersintring og andre additive produktionsteknologier er tilgængelig på vores YouTube-kanal!

Læs mere om Polymer Powder Bed Fusion her!

Termisk analyse og reologi understøtter vellykkede SLS-processer

Forskning og udvikling med fokus på SLS-processer er målrettet, når man undersøger nye materialer til SLS. Målet er at bestemme deres egnethed til SLS, definere procesvinduet, analysere dannelsen af smeltepuljen og forstå, hvordan fyldstoffer ændrer pulverets og de færdige deles egenskaber. I de følgende blogindlæg vil vi kaste lys over forskellige analysemetoder ved hjælp af termisk analyse og reologiinstrumenter til at karakterisere nøgleparametre, herunder bestemmelse af procesvinduet og IsotermiskTest ved kontrolleret og konstant temperatur kaldes isotermiske.isotermiskKrystalliseringKrystallisering er den fysiske hærdningsproces under dannelse og vækst af krystaller. Under denne proces frigives krystallisationsvarme.krystallisering af SLS-pulver med DSC (Differential Scanning Calorimetry) samt undersøgelse af restspænding og forvridning i SLS.

Kilder

[1] Schmid, M. (2018): Laser Sintering with Plastics - Technology, Processes and Materials, Carl Hanser Verlag, München.

Sådan bestemmes procesvinduet for SLS-pulver ved hjælp af DSC

For at karakterisere et polymerpulver for dets egnethed til SLS og for at bestemme det mulige procesvindue anvendes differentiel scanningskalorimetri (DSC). Lær, hvordan du opsætter og fortolker målingerne!

Hvordan man undersøger SLS-pulverets isotermiske krystallisationsadfærd ved hjælp af DSC

I en tidligere artikel blev procesvinduet i den selektive lasersintringsproces med polyamid 12-pulver bestemt med dynamiske målinger. I denne artikel forklarer vi, hvordan isotermiske målinger kan bruges til mere avancerede undersøgelser.

Wilo: Bedre ydeevne med fiberforstærkede 3D-printede komponenter

Wilo SE er en verdensomspændende producent af pumper og pumpesystemer til bygge- og anlægssektoren, hele vandforsyningskæden og industrien. Det kommer ikke som nogen overraskelse, at Wilo arbejder med banebrydende teknologier som Additive Manufacturing. Se, hvordan de bruger NETZSCH DSC 214 Polyma til at forstå den termiske opførsel af nye materialevalg.

Estimering af forvridning af selektive lasersintringsdele ved hjælp af termomekanisk analyse

Den plast, der bruges i selektiv lasersintring (SLS), har en højere varmeudvidelse sammenlignet med andre materialer. Derfor er det vigtigt at vide, hvordan dimensionerne på en SLS-del ændrer sig ved forskellige temperaturer under fremstillingen og under brug. Jo højere den termiske udvidelseskoefficient er, jo mere tilbøjelige er emnerne til at blive skæve eller krumme og opbygge restspændinger. Få mere at vide!

Estimering af restspændinger i SLS-emner ved hjælp af DMA

Selektiv lasersintring (SLS) er en af de mest anvendte additive produktionsteknologier til fremstilling af strukturelle plastdele. Når der arbejdes ved høje temperaturer, kan eventuelle restspændinger være skadelige for emnets ydeevne. For bedre at kunne forstå restspændinger er det nødvendigt med viden om et materiales modul. Få mere at vide om restspændinger, og hvordan man måler materialeegenskaben ved hjælp af en termisk analysemetode.

Måling af specifik varmekapacitet til simulering af SLS-processer

Der er gjort en stor indsats for at modellere og simulere den selektive lasersintringsproces, da det er svært at måle oplysninger om temperaturfeltet i de nederste lag. Lær, hvordan Specifik varmekapacitet (cp)Varmekapacitet er en materialespecifik fysisk størrelse, der bestemmes af den mængde varme, der tilføres prøven, divideret med den resulterende temperaturstigning. Den specifikke varmekapacitet er relateret til en masseenhed af prøven.specifik varmekapacitet kan hjælpe!

Hvordan fyldstoffer påvirker krystalliseringsadfærden for SLS-pulver

På grund af det stadig begrænsede antal tilgængelige materialer til den selektive lasersintringsproces er der en konstant efterspørgsel efter materialer med forskellige egenskaber. Tilsætning af fyldstof til SLS-pulver har typisk en effekt på forarbejdningsadfærden. I dag undersøger vi krystallisationsadfærden for PA12-pulver fyldt med kobberkugler og -flager.

Hvordan specifik varmekapacitet for fyldte pulvere påvirker SLS-behandlingsparametre

Modificering af pulver til selektiv lasersintring (SLS) med fyldstoffer er en god måde at ændre egenskaberne for de producerede dele på, uden at det er nødvendigt med nye pulvermaterialer. Lær, hvordan du vurderer effekten af kobberfyldstoffer på forarbejdningsadfærden.

Sådan forbereder du SLS-dele til termiske analysemålinger: LFA

Prøvernes opbygningsretning har en effekt på de mekaniske egenskaber for dele fremstillet ved selektiv lasersintring (SLS). Derfor skal de termofysiske egenskaber vurderes i forskellige retninger. Lær, hvordan du forbereder fyldte prøver til laserflashanalyse!

Hvordan termisk diffusivitet påvirker byggetemperaturen i SLS-processen

Ledende fyldstoffer i polymerpulver, som kobberkugler og -flager, påvirker additive fremstillingsprocesser. Lær, hvordan laser flash-analyse gør det muligt at bestemme procesindstillingerne for at printe dele af højeste kvalitet.

Hvordan fyldstoffer øger SLS-deles isotrope eller anisotrope opførsel gennem deres justering

Generelt fører tilsætning af fyldstoffer til en forøgelse af den mekaniske ydeevne. For at forstå, hvordan stivheden eller modulet ændrer sig som en funktion af fyldstofgeometrien og fyldstofindholdet, kan man bruge dynamisk mekanisk analyse (DMA). Læs mere i vores artikel.

Hvorfor effekten af anisotropiske fyldstoffer på termisk ekspansion er procesafhængig

Fyldstoffer tilsættes til en polymermatrix for at forbedre det færdige produkts mekaniske egenskaber. Orienteringen af sådanne fyldstoffer afhænger af forarbejdningsbetingelserne. Lær, hvordan kobberfibrenes samlede indhold, form og orientering påvirker den termiske volumenudvidelseskoefficient.