HiSoUR Art Cultura Història (Català)

La sinterització selectiva per làser (SLS) és una tècnica de fabricació additiva (AM) que utilitza un làser com a font d’energia per a sinteritzar material en pols (normalment niló / poliamida), apuntant el làser automàticament als punts en l’espai definits per un model 3D, unint el material junts per crear una estructura sòlida. És similar a la sinterització directa per làser de metall (DMLS); els dos són exemples de mateix concepte però difereixen en detalls tècnics. La fusió selectiva per làser (SLM) utilitza un concepte comparable, però en SLM el material està completament fos en lloc de sinteritzat, el que permet diferents propietats (estructura cristal·lina, porositat, etc.). SLS (així com les altres tècniques d’AM esmentades) és una tecnologia relativament nova que fins al moment s’ha utilitzat principalment per a la creació ràpida de prototips i per a la producció de peces de components de baix volum. Els rols de producció s’estan expandint a mesura que millora la comercialització de la tecnologia AM.

Descripció a La sinterització per làser és un procés generatiu d’estratificació: la peça es construeix capa per capa. Per l’acció dels raigs làser, es poden generar geometries tridimensionals amb socavaduras, peces de treball que no es poden produir en la producció mecànica convencional o de fosa.

A causa de l’alta complexitat mecànica i, en particular , el temps de procés que depèn de l’volum generat (que pot estar en el rang d’hores i en parts grans amb requisits de dies d’alta precisió), els mètodes s’utilitzen especialment per a la producció de prototips i petits nombres de parts complicades. No obstant això, la tendència és utilitzar la tecnologia com un mètode de fabricació ràpida o d’eines ràpides per a la producció ràpida d’eines i components funcionals.

El requisit previ bàsic és que les dades geomètriques del producte estan disponibles a tres dimensions i processats com a dades de capa. En la producció tradicional de motlles de fosa, primer s’ha de produir un model de fosa a partir de les dades geomètriques, que u. a. es té en compte la disminució de l’metall de refrigeració i altres requisits tècnics de fosa. D’altra banda, per a la sinterització per làser, es generen nombroses capes a partir de les dades CAD existents de l’component (generalment en format STL) mitjançant l’anomenat “tall”.

En general, un làser utilitza un làser de CO2, un làser Nd: YAG o un làser de fibra. El material en pols és un plàstic, una sorra modelada recoberta de plàstic, un metall o una pols ceràmic.

La pols s’aplica a una plataforma de construcció amb l’ajuda d’una fulla o corró en tota la seva superfície en un gruix d’1 a 200 microns. Les capes es sinterizan o fonen successivament al llit de pols activant el raig làser d’acord amb el contorn de la capa de l’component. la plataforma de construcció ara està lleugerament baixada i una nova capa elevada. la pols es proporciona aixecant una plataforma de pols o com a material en l’escombreta de goma. el processament es realitza capa per capa en direcció vertical, de manera que és possible crear també contorns retallats . L’energia subministrada pel làser és absorbida per la pols i dóna com a resultat la sinterització localitzada de partícules amb reducció de la superfície total.

En el cas de les pólvores de plàstic utilitzats , s’acostuma no a produir-los mitjançant mòlta, sinó a polimerizarlos directament com perles, ja que en el procés hi ha demandes molt altes sobre la naturalesa dels mateixos. Com la fluïdesa de la pols utilitzat es proporcionen.

Un avantatge important de l’SLS és que elimina les estructures de suport requerides per molts altres mètodes de creació ràpida de prototips. El component sempre és suportat durant la seva formació per la pols circumdant. A la fi de l’procés, la pols restant pot ser simplement eliminat i reutilitzat parcialment per la següent execució. Actualment no és possible la reutilització completa, especialment amb pols plàstics, ja que perden qualitat a través de el procés.

Una forma especial per a la producció de microestructures és el micro-sinteritzat per làser desenvolupat a l’Institut de Làser de la Universitat de Ciències Aplicades de Mittweida. Aquest és un Q-Switch Laser usat amb polsos curts. El procés es pot dur a terme tant en una cambra de buit, a través de la qual també es poden processar els nanopólvores, com sota gas protector o, en el cas de metalls especials, sota aire. Una característica constructiva és l’anell metge patentat a tot el món, amb l’ajuda de la qual fins i tot capes extremadament fines de pols es poden enrotllar amb precisió.Mitjançant l’ús de múltiples escombretes de goma es poden generar capes alternes i degradades. La resolució de l’mètode està en el rang de microns pel que fa als gruixos de capa realitzables i en àrees similars pel que fa als detalls de geometria reproduïbles. Per un curt temps, és possible el processament de pols ceràmics en alta qualitat. Així, les inlays dentals ceràmiques també es van generar amb el mètode.

Història a La sinterització selectiva amb làser (SLS) va ser desenvolupada i patentada pel Dr. Carl Deckard i l’assessor acadèmic, Dr. Joe Beaman a la Universitat de Texas a Austin a mitjans dels anys 80, sota el patrocini de DARPA. Deckard i Beaman van participar en l’empresa de nova creació DTM, establerta per dissenyar i construir les màquines SLS. El 2001, 3D Systems, el major competidor de DTM i SLS tec hnology, va adquirir DTM. La patent més recent sobre la tecnologia SLS de Deckard es va emetre el 28 de gener de 1997 i va expirar el 28 de gener de al 2014.

Un procés similar va ser patentat sense ser comercialitzat per RF Housholder el 1979.

Com SLS requereix l’ús de làsers d’alta potència, sovint és massa costós, per no esmentar possiblement massa perillós, per utilitzar a la llar. El cost i el perill potencial de la impressió SLS vol dir que el mercat local d’impressió SLS no és tan gran com el mercat per a altres tecnologies de fabricació additiva, com el Fused Deposition Modeling (FDM).

Principi: Els prototips SLS estan fets de materials en pols que són sinteritzats selectivament (escalfats i fosos) per un làser d’alta potència.

La màquina consisteix en una càmera de construcció en un pistó de fabricació, envoltada per l’esquerra i la dreta per dos pistons que subministren la pols, un potent làser i un corró per escampar la pols. La càmera s’ha de mantenir a una temperatura constant per evitar la deformació.

El procés comença amb un arxiu CAD 3D que es talla en seccions 2D. El pistó de fabricació s’eleva a la màxima, mentre que els pistons que subministren la pols estan en el seu punt més baix. El rotllo estén la pols en una capa uniforme sobre tota la cambra. El làser després traça la secció 2D en la superfície de la pols, sinterizándolo. El pistó de fabricació baixa el gruix d’un estrat, mentre que un dels pistons de subministrament de pols augmenta (s’alternen: una de cada dues vegades la de l’esquerra). Una nova capa de pols s’estén sobre tota la superfície pel rotllo, i el procés es repeteix fins que la peça està acabada.

La peça de treball ha de retirar-se amb cura de la màquina i netejar la pols no inserit que l’envolta.

Hi ha altres màquines on la pols no ve de baix gràcies als pistons, sinó des de la part superior. Aquest mètode estalvia temps perquè no cal aturar la fabricació de peces per a reposar la màquina de pols.

Si la peça està destinada a la fosa de cera perduda, ha infiltrar amb cera perquè sigui menys fràgil. Després de l’assecatge, es col·loca en un arbre de motllura al voltant de el qual s’aboca la ceràmica. Quan aquest últim és dur, el motlle es col·loca en un forn, la cera es fon i s’obté el motlle desitjat. Queda per enfonsar un metall fos, deixar-ho refredar, trencar el motlle, recuperar la peça, tallar l’arbre i tractar la superfície. La peça acabada hi és.

panorama a S’utilitzen diversos mètodes per augmentar la velocitat de construcció: el volum sinteritzat per unitat de temps. Per a això, s’utilitzen potències làser superiors a 1 kW. Al microsinelling làser, un procés d’alta velocitat es realitza mitjançant una deflexió de feix ultraràpida, aconseguint-experimentalment velocitats de deflexió de 150 m / s. En desenvolupament, el procés és sinterització per feix d’electrons. Aquí, s’utilitzen potències fins i tot més grans de fins a 10 kW. Això també permet el processament ràpid d’acers d’alta resistència, especialment acers per a eines.

Tecnologia
Una tecnologia de capa de fabricació additiva, SLS implica l’ús d’un làser d’alta potència (per exemple, un làser de diòxid de carboni) per fusionar petites partícules de pols de plàstic, metall, ceràmica o vidre en una massa que té una forma tridimensional desitjada. El làser fusiona selectivament el material en pols a l’escanejar seccions transversals generades a partir d’una descripció digital en 3D de la peça (per exemple, d’un arxiu CAD o dades d’escaneig) en la superfície d’un llit de pols. Després d’escanejar cada secció transversal, el llit de pols baixa un gruix d’una capa, s’aplica una nova capa de material a la part superior i el procés es repeteix fins que es completa la peça.

A causa de que la densitat de la peça acabada depèn de la potència pic de l’làser, en lloc de la durada de l’làser, una màquina SLS normalment utilitza un làser premut. La màquina SLS preescalfa el material de pols a granel en el llit de pols una mica per sota del seu punt de fusió, per facilitar que el làser augmenti la temperatura de les regions seleccionades per la resta de camí fins al punt de fusió.

En contrast amb alguns altres processos de fabricació additiva, com la estereolitografia (SLA) i el modelat per deposició fosa (FDM), que sovint requereixen estructures de suport especials per fabricar dissenys excel·lents, SLS no necessita un alimentador separat per el material de suport perquè la part que s’està construint està envoltat de pols no enterrat en tot moment, el que permet la construcció de geometries prèviament impossibles. A més, com la càmera de la màquina sempre està plena de material en pols, la fabricació de diverses peces té un impacte molt menor en la dificultat i el preu general de el disseny, ja que a través d’una tècnica coneguda com ‘nidificació’ es poden col·locar diverses peces perquè s’ajustin als límits de la màquina. No obstant això, un aspecte de el disseny que ha d’observar-és que amb SLS és ‘impossible’ fabricar un element buit però completament tancat. Això es deu al fet que la pols no inserit dins de l’element no es pot drenar.

Des que les patents han començat a caducar, les impressores domèstiques assequibles s’han fet possibles, però el procés d’escalfament continua sent un obstacle, amb un consum d’energia de fins a 5 kW i temperatures que han de controlar dins de 2 ° C per a les tres etapes de preescalfament, fusió i emmagatzematge abans de l’eliminació.

Materials i aplicacions a Algunes màquines SLS utilitzen pols d’un sol component, com la sinterització directa per làser de metall. Les pólvores són comunament produïts per mòlta de boles. No obstant això, la majoria de les màquines SLS utilitzen pols de dos components, generalment pols recobert o una barreja de pols. En els pols d’un sol component, el làser fon només la superfície exterior de les partícules (fusió de la superfície), fusionant els nuclis sòlids no fosos entre si i amb la capa anterior.

En comparació amb altres mètodes de fabricació d’additius, SLS pot produir peces d’una gamma relativament àmplia de materials en pols disponibles comercialment. Aquests inclouen polímers com el niló (pur, farcit de vidre o amb altres farcits) o poliestirè, metalls com l’acer, titani, barreges d’aliatges i compostos i sorra verda. El procés físic pot ser de fusió total, fusió parcial o sinterització en fase líquida. Depenent de l’material, es pot aconseguir una densitat de fins al 100% amb propietats de l’material comparables a les dels mètodes de fabricació convencionals. En molts casos, una gran quantitat de peces es poden empacar dins el llit de pols, el que permet una productivitat molt alta.

La tecnologia SLS s’usa àmpliament en tot el món per la seva capacitat per crear geometries molt complexes directament a partir de dades CAD digitals. Si bé va començar com una forma de construir peces prototip a el principi de el cicle de disseny, cada vegada es fa servir més en la fabricació limitada per produir peces d’ús final. Una aplicació menys esperada i en ràpid creixement de SLS és el seu ús en l’art.

Com que SLS pot produir peces fetes d’una àmplia varietat de materials (plàstics, vidre, ceràmica o metalls), s’està convertint ràpidament en un procés popular per crear prototips i fins i tot productes finals. El SLS s’ha utilitzat cada vegada més en la indústria en situacions on es necessiten petites quantitats de peces d’alta qualitat, com en la indústria aeroespacial, on el SLS s’usa amb més freqüència per crear prototips per a avions. Les aeronaus sovint es construeixen en petites quantitats i romanen en servei durant dècades, de manera que la producció de motlles físics per peces no és rendible, de manera que SLS s’ha convertit en una solució excel·lent.

Avantatges vs. desavantatges

Avantatges
Una clara avantatge de el procés SLS és que, atès que és totalment autosuficient, permet que les parts es construeixin dins d’altres parts en un procés anomenat agrupament, amb una geometria altament complexa que simplement no es pot construir de cap altra manera.

Les peces posseeixen gran resistència i rigidesa.

Bona resistència química

Diverses possibilitats d’acabat (p. Ex., Metal·lització, esmaltat en estufa, mòlta vibratòria, coloració de cubes, enganxat, pols, recobriment, flocat)

Bio compatible segons EN ISO 10.993-1 i USP / nivell VI / 121 ° C

Les parts complexes amb components interiors, canals, es poden construir sense atrapar el material interior i alterar la superfície a causa de la remoció de el suport.

el procés de fabricació d’additius més ràpid per a la impressió de prototips funcionals o duradors, o parts d’usuari final.

Àmplia varietat de materials i característiques de resistència, durabilitat i funcionalitat, SLS ofereix materials a base de niló com una solució que depèn de l’aplicació.

a causa de les excel·lents propietats mecàniques, el material s’utilitza sovint per substituir els plàstics d’emmotllament per injecció típics.

Desavantatges de las peces impreses SLS tenen una superfície porosa. Això es pot segellar aplicant un recobriment com el cianoacrilato.

Share to:

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *