HISOUR Art Culture History (Galego)

Selective Laser Sintering (SLS) é unha técnica de fabricación de aditivos (AM) que usa un láser como fonte de enerxía para sinterizar material en po (normalmente nylon / poliamida ), sinalando o láser automaticamente apuntando aos puntos do espazo definido por un modelo 3D, unirse ao material xuntos para crear unha estrutura sólida. É semellante ao sinterio directo por láser de metal (DML); Ambos son exemplos do mesmo concepto, pero difieren en detalles técnicos. A fusión láser selectiva (SLM) usa un concepto comparable, pero en SLM o material é totalmente fundido no canto de sinterizar, que permite diferentes propiedades (estrutura cristalina, porosidade, etc.). SLS (así como as outras técnicas de AM mencionadas) é unha tecnoloxía relativamente nova que se utilizou principalmente para a creación rápida de prototipos e para a produción de pezas de compoñentes de baixo volume. Os roles de produción están en expansión xa que mellora a comercialización da tecnoloxía de AM.

Descrición
Laser Sintering é un proceso de estratificación xerativa: a peza está construída por capa. Para a acción dos raios láser, pódense xerar xeometrías tridimensionais con submundo, pezas de traballo que non poden ocorrer na produción mecánica convencional ou ferro fundido.

Debido á alta complexidade mecánica e, en particular, ao proceso O tempo que depende do volume xerado (que pode estar no rango de horas e en grandes partes con requisitos de alta precisión de días), úsanse métodos especialmente para a produción de prototipos e pequenos números de partes complicadas. Non obstante, a tendencia é usar a tecnoloxía como un método de fabricación rápida ou ferramentas rápidas para a produción rápida de ferramentas e compoñentes funcionais.

O requisito previo básico é que os datos xeométricos do produto están dispoñibles en tres dimensións e procesados como datos de capa. Na produción tradicional de moldes de fundición, un modelo de fundición debe ser producido primeiro a partir dos datos xeométricos, que u. a. Ten en conta a diminución do metal de refrixeración e outros requisitos técnicos de fundición. Doutra banda, para a sinterización láser, numerosas capas xérranse a partir dos datos CAD existentes do compoñente (normalmente en formato STL) polo chamado “corte”.

Normalmente, un láser usa un co 2 láser, un nd: láser de yag ou láser de fibra. O material de po é un plástico, unha area moldeada cuberta de plástico, un metal ou un po de cerámica.

O po aplica unha plataforma de construción co axuda dunha lámina ou rolo en toda a súa superficie dun espesor de 1 a 200 micras. As capas están sinterizadas ou fundadas sucesivamente na cama de po mediante a activación do raio láser segundo o contorno da capa do compoñente. A plataforma de construción é agora lixeiramente reducido e unha nova capa elevada. O po está subministrado levantando unha plataforma en po ou como material no pincel de goma. O procesamento realízase por capa nunha dirección vertical, polo que é posible crear contornos recortados .. A enerxía subministrada polo láser é absorbida polo po e os resultados en sinterización de partículas localizadas con redución da superficie total.

No caso de polvos de plástico utilizados, está personalizado Para non producirlles trituración, senón que os polimeriza directamente como perlas, xa que no proceso hai moi altas demandas sobre a natureza deles. Como se proporcionan a fluidez do po usado.

Unha vantaxe importante do SLS é que elimina as estruturas de apoio esixidas por moitos outros métodos de creación rápida de prototipos. O compoñente sempre está apoiado durante a súa formación polo po que rodea. Ao final do proceso, o po restante pode ser simplemente eliminado e reutilizado parcialmente para a próxima execución. Actualmente, a reutilización completa non é posible, especialmente con po de plástico, xa que perden a calidade a través do proceso.

Un formulario especial para a produción de microestructuras é o micro-sinterizado por láser desenvolvido no Instituto de Láser do Universidade de Ciencias Aplicadas de Mittweida. Este é un interruptor de Q Laser usado con pulsos curtos. O proceso pódese realizar tanto nunha cámara de baleiro, a través do cal tamén se poden procesar nanopolvos, como baixo gas de protección ou, no caso de metais especiais, baixo o aire. Unha característica constructiva é o anel médico patentado en todo o mundo, coa axuda de que ata as capas extremadamente finas de po poden ser exploradas con precisión.Usando varios cepillos de goma, pódense xerar capas alternativas e degradadas. A resolución do método está no rango de micras con respecto aos espesores cinematográficos e en áreas similares con respecto aos detalles da xeometría reproducible. Por pouco tempo, o procesamento de po de cerámica é posible en alta calidade. Así, as incrustacións de cerámica dental tamén foron xeradas co método.

Historia
Selective Laser Sintering (SLS) foi desenvolvido e patentado polo Dr. Carl Deckard eo asesor académico, o Dr. Joe Beaman na Universidade de Texas en Austin a mediados da década de 1980, baixo o patrocinio de DARPA. Deckard e Beaman participaron na compañía de nova creación DTM, establecida para deseñar e construír máquinas SLS. En 2001, os sistemas 3D, o maior competidor de DTM e SLS TEC Hnology, adquiridos DTM. A patente máis recente da tecnoloxía Deckard SLS foi emitida o 28 de xaneiro de 1997 e expirada o 28 de xaneiro de 2014.

Un proceso similar foi patentado sen ser comercializado por Housholder RF en 1979.

Como SLS require o uso de láseres de alta potencia, moitas veces é demasiado caro, sen mencionar posiblemente demasiado perigoso, para usar na casa. O custo e potencial perigo de impresión SLS significa que o mercado local de impresión SLS non é tan grande como o mercado de outras tecnoloxías de fabricación aditivas, como a modelaxe de deposición fusionada (FDM).

Principio
Prototipos SLS están feitos de materiais en po que son sinterizados selectivamente (Calefacción e derretido) por un láser de alta potencia.

A máquina consiste nunha cámara de construción nun pistón de fabricación, rodeado de esquerda E á dereita por dous pistóns que abastecen o po, un poderoso láser e un rolo para estender o po. A cámara debe manterse a unha temperatura constante para evitar a deformación.

O proceso comeza cun ficheiro CAD 3D que se corta en seccións 2D. O pistón de fabricación sobe ao máximo, mentres que os pistóns que abastecen o po están no seu punto máis baixo. O rolo estende o po nunha capa uniforme sobre toda a cámara. O láser debuxa a sección 2D sobre a superficie do po, saíndoo. O pistón de fabricación reduce o espesor dun estrato, mentres que un dos pistóns de subministración en po aumenta (alternativo: un de cada dúas veces á esquerda). Unha nova capa de po esténdese sobre toda a superficie polo rolo, eo proceso repítese ata que a peza estea rematada.

A peza debe ser eliminada da máquina e limpar o po sen inserción que o rodea.

Hai outras máquinas onde o po non provén de abaixo grazas aos pistóns, pero desde a parte superior. Este método aforrar tempo porque non é necesario deter a fabricación de pezas para reabastecer a máquina de po.

Se a peza está destinada á fundición de cera perdida, debe ser infiltrado con cera para ser menos fráxil. Despois do secado, colócase nunha árbore de moldaxe en que se verte a cerámica. Cando este último é difícil, o molde colócase nun forno, obtense a cera eo molde desexado. Queda para afundir un metal fundido, deixalo arrefriar, romper o molde, recuperar a peza, cortar a árbore e tratar a superficie. A peza final está aí.

Panorama
Hai varios métodos para aumentar a velocidade de construción: o volume sinterizado por unidade de tempo. Para iso, úsanse potencias láser superiores a 1 kW. No micro de micro láser, realízase un proceso de alta velocidade mediante unha deflexión de feixe ultra-rápido, alcanzando experimentalmente as velocidades de deflexión de 150 m / s. No desenvolvemento, o proceso é a sinterización de feixe de electróns. Aquí, úsanse potencias incluso superiores a 10 kW. Isto tamén permite o procesamento rápido de aceiros de alta resistencia, especialmente aceiros para ferramentas.

Tecnoloxía
unha tecnoloxía de capa de fabricación aditivos, SLS implica o uso dun láser de alta potencia (por exemplo, un láser de dióxido de carbono ) Para fusionar pequenas partículas de plástico en po, metal, cerámica ou vidro nunha masa que ten unha forma tridimensional desexada. O láser combina selectivamente o material en po ao escanear as seccións cruzadas xeradas a partir dunha descrición dixital 3D da parte (por exemplo, dun ficheiro CAD ou escáner) na superficie dunha cama de po. Despois de escanear cada sección transversal, a cama de po diminúe un espesor dunha capa, aplícase unha nova capa de material na parte superior e o proceso repítese ata que a parte se complete.

Porque a densidade da parte rematada depende da potencia máxima do láser, en lugar da duración do láser, unha máquina SLS normalmente usa un láser pulsado. A máquina SLS precalenta o material en po a granel na cama de poeira por baixo do seu punto de fusión, para facilitar o láser, aumentar a temperatura das rexións seleccionadas polo resto do camiño cara ao punto de fusión.

En contraste a outros procesos de fabricación aditivos, como a estereolitografía (SLA) e a modelización de deposición fundidas (FDM), que moitas veces requiren estruturas de apoio especiais para fabricar deseños destacados, SLS non necesita un alimentador separado para o material de apoio porque a parte que está a ser construída Está rodeado de po non enterrado en todo momento, o que permite a construción de xeometrías previamente imposibles. Ademais, como a cámara da máquina está sempre chea de material en po, a fabricación de varias pezas ten un impacto moito menor sobre a dificultade eo prezo xeral do deseño, xa que a través dunha técnica coñecida como “anidación” pode ser colocar varias pezas para axustar os límites da máquina. Non obstante, un aspecto do deseño que se debe observar é que con SLS é “imposible” fabricar un elemento oco pero completamente pechado. Isto é porque o po non inserido dentro do elemento non pode ser drenado.

Dado que as patentes comezaron a caducar, as impresoras domésticas accesibles foron posibles, pero o proceso de calefacción segue sendo un obstáculo, cun consumo de enerxía de ata 5 kW e temperaturas que deben ser controladas dentro de 2 ° C para as tres etapas de precalentamiento, fusión e almacenamento antes da eliminación.

Materiais e aplicacións
Algunhas máquinas SLS usan po único compoñente, tal Como sinterización directa por láser de metal. Os pobres son comúnmente producidos por Ball Frenching. Non obstante, a maioría das máquinas SLS usan polvos de dous compoñentes, en po xeralmente revestido ou unha mestura de po. Nunha única compoñente, o láser Melses só a superficie externa das partículas (fusión da superficie), combinando os núcleos sólidos non emitidos entre si e coa capa anterior.

en comparación cos outros aditivos Métodos de fabricación, SLS poden producir pezas dunha gama relativamente ampla de materiais de po comercialmente dispoñibles. Estes inclúen polímeros como nylon (puro, recheo de vidro ou outros recheos) ou poliestireno, metais como aceiro, titanio, mesturas de aliaxes e compostos e area verde. O proceso físico pode ser de fusión total, fusión parcial ou sinterización de fase líquida. Dependendo do material, pódese conseguir unha densidade de ata o 100% con propiedades de material comparable aos métodos de fabricación convencionais. En moitos casos, un gran número de pezas pódense embalar dentro da cama de po, o que permite unha produtividade moi elevada.

A tecnoloxía SLS é amplamente utilizada en todo o mundo debido á súa capacidade de crear xeometrías moi complexas directamente de dixital Datos CAD. Aínda que comezou como unha forma de construír partes de prototipo ao comezo do ciclo de deseño, cada vez úsase en fabricación limitada para producir partes finais. Unha aplicación menos esperada e crecente de SLS é o seu uso na arte.

porque SLS pode producir pezas feitas a partir dunha gran variedade de materiais (plásticos, vidro, cerámica ou metais), está a ser convertendo rapidamente nun proceso popular para crear prototipos e incluso produtos finais. O SLS foi usado cada vez máis na industria en situacións onde se necesitan pequenas cantidades de pezas de alta calidade, como na industria aeroespacial, onde o SLS úsase con máis frecuencia para crear prototipos para aeronaves. A aeronave adoita ser construída en pequenas cantidades e permanecen en servizo durante décadas, polo que a produción de moldes físicos para pezas non é rendible, polo que SLS converteuse nunha excelente solución.

Vantaxes vs. Desvantaxes

Vantaxes
Unha clara vantaxe do proceso SLS é que, xa que é totalmente autosuficiente, permite que as partes sexan construídas noutras partes nun proceso chamado Grouping, cun altamente complexo Xeometría que simplemente non se pode construír de ningún outro xeito.

As pezas teñen unha gran forza e rixidez.

boa resistencia química

varias posibilidades de acabado (por exemplo,, Metalización, esmaltada en cociña, moenda vibratoria, coloración de cubos, presas, po, revestimento, acordado)

bio compatible segundo o ISO 10993-1 e USP / nivel VI / 121 ° C

Pezas complexas con compoñentes interiores, canles, pódense construír sen coller o material interno e alterar a superficie debido á eliminación do soporte.

O proceso de fabricación de aditivo máis rápido para imprimir prototipos funcionais ou duradeiros ou partes do usuario final.

gran variedade de materiais e características de resistencia, durabilidade e funcionalidade, SLS ofrece materiais baseados en nylon como solución que depende da aplicación.

Debido Para as excelentes propiedades mecánicas, o material úsase a miúdo para substituír plásticos de moldaxe por inxección típicos.

Desvantaxes
SLS As pezas impresas teñen unha superficie porosa. Isto pódese selar aplicando un revestimento como cianoacrilato.

Compartir a:

Deixa unha resposta

O teu enderezo electrónico non se publicará Os campos obrigatorios están marcados con *