Hur fungerar selektiv lasersintring (SLS)?

Den kräver inga formar eller stödstrukturer. Dessutom kan den producera komplexa geometrier, interna strukturer och tunna väggar med mekaniska egenskaper som är jämförbara med formsprutade delar. Detta förkortar utvecklingscykeln och gör det till ett alternativ för många arbetsstycken och till och med hela enheter.

SLS-processens princip

I SLS-processen appliceras ett tunt lager pulver på byggplattformen och värms upp till strax under materialets Smälttemperaturer och entalpierEtt ämnes smältningsenthalpi, även kallad latent värme, är ett mått på den energitillförsel, vanligtvis värme, som krävs för att omvandla ett ämne från fast till flytande tillstånd. Ett ämnes smältpunkt är den temperatur vid vilken det ändrar tillstånd från fast (kristallin) till flytande (isotropisk smälta).smälttemperatur, vilket ofta kallas byggtemperaturen (värmare visas inte i schemat). Därefter spårar en laser tvärsnittet av delgeometrin i det första lagret, vilket ger tillräckligt med energi för att smälta materialet lokalt. Utan några skjuvkrafter måste smältan ha en låg viskositet och ytspänning för att smälta samman och bilda en enhetlig smältpool. Det omgivande pulvret förblir fast och behåller formen på den smälta geometrin. Därför behövs inga stödstrukturer. Detta kan ses på de tre N-formade byggdelarna i pulverbädden. Nu sänks byggplattformen med en lagerhöjd för att ge plats åt nästa lager. En sopvals eller en recoatervals rör sig över ytan, plockar upp överflödigt material från behållaren och lägger nytt och kallare pulver ovanpå byggplattformen för att skapa nästa lager. Återigen värms pulvret upp för att hålla det vid byggtemperaturen. Detta är viktigt för att förhindra KristalliseringKristallisation är den fysiska processen av härdning under bildandet och tillväxten av kristaller. Under denna process frigörs kristallisationsvärme.kristallisering. Hela bygghöljet hålls i en kväveatmosfär för att minska effekterna av åldrande. Dessa processteg med pulverlackering och lasersmältning upprepas om och om igen tills hela detaljen är byggd. Först då kyls byggkuvertet ned, vilket initierar kristalliseringen och därmed stelningsprocessen av detaljen. När detaljen och det omgivande pulvret har svalnat helt packas detaljen upp.

Material som används i SLS-processen

Det första materialet som användes i denna process var PA12, på grund av dess goda mekaniska prestanda och förmåga att generera pulver genom utfällning. Detta ger pulver med nära perfekt sfärisk form, vilket är nödvändigt för att skapa ett enhetligt lager under beläggningen. Det utgör fortfarande 90-95% av alla material som används i SLS idag. Under de senaste åren har dock allt fler material kvalificerats för processen, inklusive högpresterande material som PEEK, elastomermaterial som TPU och till och med vanliga material som PP. De flesta av dem tillverkas genom kryogenisk slipning och uppvisar mer eller mindre uttalade avvikelser från den cirkulära formen [1].

Mer grundläggande information om selektiv lasersintring och andra additiva tillverkningstekniker finns på vår YouTube-kanal!

Läs mer om polymerpulverbäddsfusion här!

Termisk analys och reologi som stöd för framgångsrika SLS-processer

Forskning och utveckling som fokuserar på SLS-processer är inriktad på att undersöka nya material för SLS. Målet är att fastställa deras lämplighet för SLS, definiera processfönstret, analysera bildandet av poolsmältan och förstå hur fyllmedel förändrar pulverets och de färdiga delarnas egenskaper. I de följande blogginläggen kommer vi att belysa olika analysmetoder med hjälp av termisk analys och reologiinstrument för att karakterisera viktiga parametrar, inklusive bestämning av processfönstret och IsotermisktTester vid kontrollerad och konstant temperatur kallas isotermiska.isotermisk kristallisation av SLS-pulver med DSC (Differential Scanning Calorimetry) samt studier av restspänning och skevhet i SLS.

Källor

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

Hur man fastställer processfönstret för SLS-pulver med hjälp av DSC

För att karakterisera ett polymerpulver så att det lämpar sig för SLS och för att bestämma det möjliga processfönstret används DSC (Differential Scanning Calorimetry). Lär dig hur du ställer in och tolkar mätningarna!

Hur man studerar det isotermiska kristallisationsbeteendet hos SLS-pulver med DSC

I en tidigare artikel bestämdes processfönstret i Selective Laser Sintering-processen med polyamid 12-pulver med dynamiska mätningar. I den här artikeln förklarar vi hur isotermiska mätningar kan användas för mer avancerade studier.

Wilo: Bättre prestanda med fiberarmerade 3D-printade komponenter

Wilo SE är en världsomspännande tillverkare av pumpar och pumpsystem för byggnadsteknik, hela vattenhanteringskedjan och industrin. Det kommer inte som någon överraskning att Wilo arbetar med banbrytande teknik som Additive Manufacturing. Läs mer om hur de använder NETZSCH DSC 214 Polyma för att förstå det termiska beteendet hos nya materialval.

Uppskattning av skevhet i selektiv lasersintrade delar med hjälp av termomekanisk analys

De plaster som används vid selektiv lasersintring (SLS) har en högre termisk expansion jämfört med andra material. Därför är det viktigt att veta hur dimensionerna på en SLS-detalj förändras vid olika temperaturer under tillverkningen och under användning. Ju högre värmeutvidgningskoefficienten är, desto mer benägna är detaljerna att bli skeva eller böjda och att bygga upp restspänningar. Lär dig mer om detta!

Uppskattning av restspänningar i SLS-delar med hjälp av DMA

Selektiv lasersintring (SLS) är en av de mest använda additiva tillverkningsteknikerna för att tillverka strukturella plastdetaljer. Vid användning vid förhöjd temperatur kan eventuella restspänningar vara skadliga för detaljens prestanda. För att bättre förstå restspänningar behövs kunskap om ett materials modul. Läs mer om restspänningar och hur du mäter materialegenskapen med hjälp av en termisk analysmetod.

Mätning av specifik värmekapacitet för att simulera SLS-processer

Betydande ansträngningar har gjorts för att modellera och simulera Selective Laser Sintering-processen eftersom information om temperaturfältet i lägre lager är svår att mäta. Lär dig hur Specifik värmekapacitet (cp)Värmekapacitet är en materialspecifik fysikalisk storhet som bestäms av den värmemängd som tillförs provkroppen, dividerat med den resulterande temperaturökningen. Den specifika värmekapaciteten är relaterad till en massa-enhet av provkroppen.specifik värmekapacitet kan hjälpa till!

Hur fyllmedel påverkar kristallisationsbeteendet hos SLS-pulver

På grund av det fortfarande begränsade antalet tillgängliga material för Selective Laser Sintering-processen finns det en ständig efterfrågan på material med olika egenskaper. Tillsats av fyllmedel till SLS-pulver har vanligtvis en effekt på bearbetningsbeteendet. Idag undersöker vi kristallisationsbeteendet hos PA12-pulver fyllt med kopparsfärer och flingor.

Hur specifik värmekapacitet hos fyllda pulver påverkar SLS-processparametrar

Modifiering av pulver för selektiv lasersintring (SLS) med fyllmedel är ett bra sätt att ändra egenskaperna hos de producerade delarna utan att behöva använda nya pulvermaterial. Lär dig hur du bedömer effekten av kopparfyllmedel på bearbetningsbeteendet.

Hur man förbereder SLS-delar för mätningar med termisk analys: LFA

Provernas byggriktning påverkar de mekaniska egenskaperna hos delar som tillverkas genom selektiv lasersintring (SLS). Därför måste de termofysikaliska egenskaperna utvärderas i olika riktningar. Lär dig hur du förbereder fyllda prover för laserflashanalys!

Hur termisk diffusivitet påverkar byggtemperaturen i SLS-processen

Ledande fyllmedel i polymerpulver, som kopparsfärer och -flingor, påverkar processerna för additiv tillverkning. Lär dig hur laserflashanalys gör det möjligt att fastställa processinställningar för att skriva ut detaljer av högsta kvalitet.

Hur fyllmedel ökar det isotropa eller anisotropa beteendet hos SLS-delar genom deras inriktning

I allmänhet leder tillsats av fyllmedel till en ökning av den mekaniska prestandan. För att förstå hur styvheten eller modulen förändras som en funktion av fyllmedelsgeometrin och fyllmedelsinnehållet kan dynamisk mekanisk analys (DMA) användas. Läs mer i vår artikel.

Varför effekten av anisotropiska fyllmedel på termisk expansion är processberoende

Fyllmedel tillsätts i en polymermatris för att förbättra den färdiga produktens mekaniska prestanda. Orienteringen av sådana fyllmedel beror på bearbetningsförhållandena. Läs om hur kopparfiberns totala innehåll, form och orientering påverkar den termiska volymutvidgningskoefficienten.