Storia della cultura dell’arte Hisour

Sinterizzazione laser selettiva (SLS) è una tecnica di produzione additiva (AM) che utilizza un laser come fonte di energia per il materiale della polvere di sinterizzazione (normalmente nylon / poliammide ), puntando il laser che punta automaticamente ai punti nello spazio definito da un modello 3D, unendo il materiale insieme per creare una struttura solida. È simile alla sinterizzazione diretta tramite laser in metallo (DMLS); Entrambi sono esempi dello stesso concetto ma differiscono nei dettagli tecnici. Selective Laser Fusion (SLM) utilizza un concetto comparabile, ma in SLM il materiale è completamente fuso anziché sinterizzazione, che consente diverse proprietà (struttura cristallina, porosità, ecc.). SLS (così come le altre tecniche dell’AM menzionata) è una tecnologia relativamente nuova che è stata utilizzata principalmente per la creazione rapida di prototipi e per la produzione di parti componenti a basso volume. I ruoli di produzione si stanno espandendo in quanto migliora la commercializzazione della tecnologia AM.

Descrizione
La sinterizzazione laser è un processo di stratificazione generativa: il pezzo è costruito dallo strato. Per l’azione dei raggi laser, le geometrie tridimensionali possono essere generate con inferi, pezzi di lavoro che non possono verificarsi nella produzione meccanica convenzionale o in ghisa.

A causa dell’elevata complessità meccanica e, in particolare, del processo Il tempo che dipende dal volume generato (che può essere nell’intervallo di ore e in parti di grandi dimensioni con requisiti di giorni di alta precisione), i metodi vengono utilizzati soprattutto per la produzione di prototipi e piccoli numeri di complicate parti. Tuttavia, la tendenza è quella di utilizzare la tecnologia come metodo di produzione rapido o strumenti veloci per la produzione rapida di strumenti e componenti funzionali.

Il prerequisito di base è che i dati geometrici del prodotto sono disponibili in tre dimensioni e elaborate come dati di livello. Nella produzione tradizionale di stampi di fusione, un modello di fonderia deve essere prima prodotto dai dati geometrici, che u. per. La diminuzione del metallo di refrigerazione e di altri requisiti tecnici di fusione è presa in considerazione. D’altra parte, per la sinterizzazione laser, numerosi livelli sono generati dai dati CAD esistenti del componente (solitamente in formato STL) dal cosiddetto “taglio”.

Di solito, un laser utilizza un CO 2 laser, un laser ND: yag o un laser a fibra. Il materiale in polvere è una plastica, una sabbia modellata rivestita con plastica, un metallo o una polvere ceramica.

La polvere viene applicata una piattaforma di costruzione con il aiuto di una lama o un rullo su tutta la sua superficie in uno spessore da 1 a 200 micron. I livelli sono sinterizzati o fondati successivamente sul letto di polvere attivando il raggio laser in base al contorno dello strato del componente. La piattaforma di costruzione è ora leggermente abbassato e un nuovo strato sopraelevato. La polvere viene fornita sollevando una piattaforma di polvere o come materiale sul pennello in gomma. L’elaborazione viene eseguita da strati in una direzione verticale, quindi è possibile creare contorni tagliati . L’energia fornita dal laser viene assorbita dalla polvere e dai risultati in sinterizzazione delle particelle localizzate con riduzione della superficie totale.

Nel caso di polveri in plastica utilizzate, è personalizzato Per non produrli macinando, ma per polimerizzarli direttamente come perle, poiché nel processo ci sono richieste molto elevate sulla natura di loro. Come viene fornita la fluidità della polvere utilizzata.

Un vantaggio importante della SLS è che elimina le strutture di supporto richieste da molti altri metodi di creazione di prototipi rapidi. Il componente è sempre supportato durante la sua formazione dalla polvere circostante. Alla fine del processo, la polvere rimanente può essere semplicemente eliminata e riutilizzata parzialmente per la prossima esecuzione. Attualmente, il riutilizzo completo non è possibile, specialmente con polveri di plastica, poiché perdono la qualità attraverso il processo.

Un modulo speciale per la produzione di microstructures è il micro-sinterizzato dal laser sviluppato presso il laser Institute of the Laser sviluppato presso il laser Università di scienze applicate di Mittweida. Questo è un interruttore Q del laser utilizzato con gli impulsi brevi. Il processo può essere effettuato sia in una camera sottovuoto, attraverso il quale può essere elaborato anche Nanopolvos, come a basso gas protettivo o, nel caso di metalli speciali, in aria. Una caratteristica costruttiva è l’anello medico brevettato in tutto il mondo, con l’aiuto dei quali anche strati estremamente fini di polvere possono essere esplorati con precisione.Utilizzando più spazzole in gomma, è possibile generare strati alternativi e degradati. La risoluzione del metodo è nella gamma di micron rispetto agli spessori di film performante e in aree simili rispetto ai dettagli della geometria riproducibile. Per un breve periodo, è possibile l’elaborazione di polveri ceramiche in alta qualità. Pertanto, sono stati generati anche inlays dentali ceramici con il metodo.

Storia
La sinterizzazione laser selettiva (SLS) è stata sviluppata e brevettata dal Dr. Carl Deckard e dal consulente accademico, il Dr. Joe Beaman presso l’Università del Texas ad Austin a metà degli anni ’80, sotto la sponsorizzazione di Darpa. Deckard e Beaman hanno partecipato alla società di nuova creazione DTM, stabilita per progettare e costruire macchine SLS. Nel 2001, sistemi 3D, il più grande concorrente di DTM e SLS TEC HNOLY, ha acquisito DTM. Il brevetto più recente sulla tecnologia Deckard SLS è stato rilasciato il 28 gennaio 1997 e scaduto il 28 gennaio 2014.

Un processo simile è stato brevettato senza essere commercializzato da Housholder RF nel 1979.

Poiché SLS richiede l’uso di laser ad alta potenza, è spesso troppo costoso, per non parlare forse troppo pericoloso, da usare a casa. Il costo e il potenziale pericolo di stampa SLS significa che il mercato locale di stampa SLS non è grande quanto il mercato per altre tecnologie di produzione additiva, come la modellazione di deposizione fusa (FDM).

Principio
PROTOTIPES SLS sono realizzati in materiali in polvere che vengono selettivamente sinterizzati (riscaldati e fusi) da un laser ad alta potenza.

La macchina è composta da una camera di costruzione in un pistone di produzione, circondato da sinistra E proprio da due pistoni che forniscono la polvere, un potente laser e un rullo per diffondere la polvere. La fotocamera deve essere mantenuta a una temperatura costante per evitare la deformazione.

Il processo inizia con un file CAD 3D che viene tagliato in sezioni 2D. Il pistone di produzione sale al massimo, mentre i pistoni che forniscono la polvere sono al punto più basso. Il rotolo estende la polvere in uno strato uniforme sull’intera camera. Il laser quindi disegna la sezione 2D sulla superficie della polvere, lo singerisce. Il pistone produttivo riduce lo spessore di uno strato, mentre uno dei pistoni della fornitura di polvere aumenta (alternamente: uno su due volte quello a sinistra). Un nuovo strato di polvere si estende su tutta la superficie dal rotolo, e il processo viene ripetuto finché il pezzo non è terminato.

Il pezzo deve essere rimosso dalla macchina e pulire la polvere non inserita che lo circonda.

Ci sono altre macchine in cui la polvere non viene dal basso grazie ai pistoni, ma dall’alto. Questo metodo consente di risparmiare tempo perché non è necessario fermare la fabbricazione di pezzi per ricostituire la macchina della polvere.

Se il pezzo è destinato alla casting della cera persa, deve essere infiltrato con la cera per essere meno fragile. Dopo l’essiccazione, è posizionato su un albero di stampaggio attorno al quale viene versata la ceramica. Quando quest’ultimo è duro, lo stampo è posizionato in un forno, la cera si scioglie e lo stampo desiderato è ottenuto. Resta per affondare un metallo fuso, lasciarlo raffreddare, rompere lo stampo, recuperare il pezzo, tagliare l’albero e curare la superficie. Il pezzo finito è lì.

Panorama
Vari metodi vengono utilizzati per aumentare la velocità della costruzione: il volume sinterizzato per unità di tempo. Per questo, vengono utilizzate potenze laser superiori a 1 kW. Nella microsinelling laser, viene eseguito un processo ad alta velocità mediante una deflessione del raggio ultra-veloce, raggiungendo sperimentalmente velocità di deflessione di 150 m / s. In sviluppo, il processo è la sinterizzazione del fascio di elettroni. Qui, vengono utilizzate potenze ancora maggiori di 10 kW. Questo consente anche la rapida lavorazione di acciai ad alta resistenza, in particolare acciai per utensili.

Tecnologia
Una tecnologia di produzione additiva della produzione, SLS prevede l’uso di un laser ad alta potenza (ad esempio, un laser di anidride carbonica ) Unire piccole particelle di polvere di plastica, metallo, ceramica o vetro in un impasto con una forma tridimensionale desiderata. Il laser unisce selettivamente il materiale in polvere quando si esegue la scansione delle sezioni trasversali generate da una descrizione digitale 3D della parte (ad esempio, da un file o uno scanner CAD) sulla superficie di un letto a polvere. Dopo la scansione di ciascuna sezione trasversale, il letto antipolvere riduce uno spessore di un livello, un nuovo livello di materiale viene applicato in alto e il processo viene ripetuto fino al completamento della parte.

Poiché la densità della parte finita dipende dalla potenza massima del laser, anziché la durata del laser, una macchina SLS utilizza normalmente un laser pulsato. La macchina SLS preriscalda il materiale in polvere sfuso sul letto di polvere qualcosa al di sotto del suo punto di fusione, per facilitare il laser, aumentare la temperatura delle regioni selezionate dal resto della strada verso il punto di fusione.

in contrasto Ad alcuni altri processi di produzione additivi, come la stereolitografia (SLA) e la modellazione di deposizione di deposizione fusa (FDM), che spesso richiedono strutture di supporto speciali per fabbricare design eccezionali, SLS non ha bisogno di un alimentatore separato per il materiale di supporto perché la parte che viene costruita è circondato da polvere non sepolta in ogni momento, che consente la costruzione di geometrie precedentemente impossibili. Inoltre, poiché la fotocamera della macchina è sempre piena di materiale in polvere, la fabbricazione di diversi pezzi ha un impatto molto più basso sulla difficoltà e il prezzo generale del design, poiché attraverso una tecnica nota come “nidificazione” può essere posizionato diversi pezzi per adattarsi ai limiti della macchina. Tuttavia, un aspetto del design che dovrebbe essere osservato è che con SLS è “impossibile” di fabbricare un elemento vuoto ma completamente chiuso. Questo perché la polvere non inserita all’interno dell’elemento non può essere scaricata.

Poiché i brevetti hanno iniziato a scadere, sono diventati possibili stampanti domestici a prezzi accessibili, ma il processo di riscaldamento rimane un ostacolo, con un consumo di energia di Fino a 5 kW e temperature che devono essere controllati entro 2 ° C per le tre fasi di preriscaldamento, fusione e conservazione prima dell’eliminazione.

materiali e applicazioni
Alcune macchine SLS utilizzano polvere monocomponente, tale come sinterizzazione diretta tramite laser in metallo. Le polveri sono comunemente prodotte da Ball Fresatura. Tuttavia, la maggior parte delle macchine SLS utilizza polveri bicomponenti, polvere generalmente rivestita o una miscela di polvere. In un singolo componente polveri, il laser mette solo la superficie esterna delle particelle (fusione della superficie), unendo i nuclei solidi non castici con l’altro e con lo strato sopra.

Rispetto ad altri additivi Metodi di produzione, SLS può produrre parti di una gamma relativamente ampia di materiali a polvere disponibili in commercio. Questi includono polimeri come il nylon (riempimento puro, di vetro o altri ripieni) o polistirene, metalli come acciaio, titanio, mescola di leghe e composti e sabbia verde. Il processo fisico può essere di fusione totale, fusione parziale o sinterizzazione di fase liquida. A seconda del materiale, è possibile ottenere una densità fino al 100% con proprietà materiali paragonabili a quelle dei metodi di produzione convenzionali. In molti casi, un gran numero di pezzi può essere imballato all’interno del letto antipolvere, che consente una produttività molto elevata. La tecnologia SLS

SLS è ampiamente utilizzata in tutto il mondo grazie alla sua capacità di creare geometrie molto complesse direttamente dal digitale Dati CAD. Sebbene sia iniziato come un modo per costruire parti prototipi all’inizio del ciclo di progettazione, è sempre più utilizzato nella produzione limitata per produrre parti finali. Un’applicazione meno prevista e in rapida crescita di SLS è il suo uso nell’art.

Poiché I SLS possono produrre pezzi realizzati con un’ampia varietà di materiali (materie plastiche, vetro, ceramica o metalli), sta rapidamente convertendo in un processo popolare per creare prototipi e persino prodotti finali. La SLS è stata utilizzata sempre più nel settore in situazioni in cui sono necessarie piccole quantità di parti di alta qualità, come nell’industria aerospaziale, in cui il SLS viene utilizzato più frequentemente per creare prototipi per gli aeromobili. Gli aeromobili sono spesso costruiti in piccole quantità e rimangono in servizio per decenni, quindi la produzione di stampi fisici per pezzi non è redditizia, quindi SLS è diventata una soluzione eccellente.

Vantaggi vs. Svantaggi

Vantaggi
Un chiaro vantaggio del processo SLS è che, poiché è totalmente autosufficiente, consente alle parti di essere costruite in altre parti in un processo denominato raggruppamento, con un massimo complesso Geometria che semplicemente non può essere costruita in nessun altro modo.

I pezzi hanno una grande forza e rigidità.

Buona resistenza chimica

Varie possibilità di finitura (ad es, Metallizzazione, smaltata in stufa, rettifica vibratoria, colorazione di cubi, bloccato, polvere, rivestimento, floccato)

bio compatibile secondo EN ISO 10993-1 e USP / livello VI / 121 ° C

Parti complesse con componenti interni, canali, possono essere costruiti senza catturare il materiale interno e alterando la superficie a causa della rimozione del supporto.

Il processo di produzione additivo più veloce per la stampa prototipi funzionali o durevoli o parti dell’utente finale.

Ampia varietà di materiali e caratteristiche di resistenza, durata e funzionalità, SLS offre materiali basati su nylon come soluzione che dipende dall’applicazione.

Due Per le eccellenti proprietà meccaniche, il materiale viene spesso utilizzato per sostituire la tipica plastica di stampaggio a iniezione.

Svantaggi
Le parti stampate SLS hanno una superficie porosa. Questo può essere sigillato applicando un rivestimento come cianoacrilato.

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