26 września 2021


Metoda selektywnego spiekania laserowego to jedna z najpopularniejszych technik wytwarzania przyrostowego, dominująca w dziedzinie druku 3D z materiałów polimerowych do zastosowań profesjonalnych. Rosnące wymagania użytkowników, a także konkurencja w tak szybko rozwijającym się sektorze przemysłu, wymagają poszukiwania innowacyjnych rozwiązań, zwiększających potencjał techniki SLS w zakresie wytwarzania wyrobów o walorach nie tylko estetycznych, ale i coraz częściej w pełni użytkowych.

Jacek Zbierski

Technologia SLS opiera się na wykorzystaniu lasera do rzutowania przekroju drukowanego wyrobu na powierzchnię platformy roboczej pokrytej pojedynczą warstwą proszku w atmosferze gazu ochronnego. Energia wiązki lasera selektywnie konsoliduje drobiny proszku w obszarze wydruku, pozostawiając otaczający proszek w stanie niespieczonym. Następnie rolka powlekająca nanosi kolejną warstwę proszku i sekwencja zostaje powtórzona, aż do uzyskania kompletnego wyrobu, na który po wystygnięciu czeka jeszcze kolejny etap, związany z separacją wyrobu od pozostałego proszku. Głównymi czynnikami o decydującym wpływie na przebieg procesu technologicznego są tu właściwości surowca w postaci proszku, parametry źródła energii – lasera oraz wzajemne oddziaływanie tych czynników. Tak więc sam proces nie sprawia wrażenia szczególnie skomplikowanego, jednak u jego podstaw występuje cały szereg złożonych problemów, których przezwyciężenie wydaje się być kluczem do dalszego doskonalenia technologii SLS.Technologia SLS opiera się na wykorzystaniu lasera do rzutowania przekroju drukowanego wyrobu na powierzchnię platformy roboczej pokrytej pojedynczą warstwą proszku w atmosferze gazu ochronnego. Energia wiązki lasera selektywnie konsoliduje drobiny proszku w obszarze wydruku, pozostawiając otaczający proszek w stanie niespieczonym.

print sls

Następnie rolka powlekająca nanosi kolejną warstwę proszku i sekwencja zostaje powtórzona, aż do uzyskania kompletnego wyrobu, na który po wystygnięciu czeka jeszcze kolejny etap, związany z separacją wyrobu od pozostałego proszku. Głównymi czynnikami o decydującym wpływie na przebieg procesu technologicznego są tu właściwości surowca w postaci proszku, parametry źródła energii – lasera oraz wzajemne oddziaływanie tych czynników. Tak więc sam proces nie sprawia wrażenia szczególnie skomplikowanego, jednak u jego podstaw występuje cały szereg złożonych problemów, których przezwyciężenie wydaje się być kluczem do dalszego doskonalenia technologii SLS.

Innowacyjne kompozycje proszkowe
Surowiec w postaci granulatu, przygotowany pod kątem druku 3D w technologii SLS, musi spełniać odpowiednie kryteria w celu zapewnienia optymalnych parametrów spiekania. W tym kontekście bierze się pod uwagę takie właściwości proszków jak sypkość, upakowanie cząstek, ich wielkość oraz kształt, a także charakterystyki termiczne i reologiczne materiałów. Najbardziej rozpowszechnionymi materiałami do procesu SLS są poliamidy PA11 i – przede wszystkim – PA12, zajmujący 90% rynku proszków do SLS. Zasadniczo granulat PA11 otrzymywany jest w procesie mielenia kriogenicznego, a drobiny PA12 wytrąca się z roztworu polimerowego w ramach termicznie indukowanej separacji faz – TIPS (thermal induced phase separation). Tak otrzymane cząstki zapewniają optymalne, równomierne zagęszczenie surowca w przestrzeni roboczej drukarki, na której dają się z łatwością rozprowadzać, a także pozwalają uzyskać odpowiednią grubość warstw, która przekłada się bezpośrednio na rozdzielczość wydruku.

 

cały artykuł dostępny jest w wydaniu listopad/grudzień 11/12 (158/159) 2020