Istoria culturii artei HIOUR (Română)

Sinterizarea laserului selectivă (SLS) este o tehnică de fabricare a aditivului (AM) care utilizează un laser ca o sursă de energie pentru a sindica materialul de pulbere (în mod normal nailon / poliamidă ), indicând în mod automat laserul îndreptat spre punctele din spațiul definit de un model 3D, îmbinarea materialului împreună pentru a crea o structură solidă. Este similar cu sinterizarea directă a laserului metalic (DML); Ambele sunt exemple ale aceluiași concept, dar diferă în detaliile tehnice. Fuziunea selectivă laser (SLM) utilizează un concept comparabil, dar în SLM materialul este complet topit în loc de sinterizare, care permite proprietăți diferite (structură cristalină, porozitate etc.). SLS (precum și celelalte tehnici ale AM menționate) este o tehnologie relativ nouă care a fost utilizată în principal pentru crearea rapidă a prototipurilor și pentru producerea de părți componente cu volum redus. Rolurile de producție se extind pe măsură ce îmbunătățește comercializarea tehnologiei AM.

Descriere
Sinterizarea laserului este un proces de stratificare generativă: piesa este construită prin strat. Pentru acțiunea razelor laser, geometrii tridimensionale pot fi generate cu lumea interlopă, piesele de lucru care nu pot apărea în producția mecanică convențională sau în fontă.

datorită complexității mecanice ridicate și, în special, a procesului Timpul care depinde de volumul generat (care poate fi în intervalul de ore și în părți mari cu cerințe de înaltă precizie de precizie), sunt utilizate metode în special pentru producerea de prototipuri și un număr mic de părți complicate. Totuși, tendința este de a utiliza tehnologia ca metodă de fabricare rapidă sau unelte rapide pentru producerea rapidă a uneltelor și componentelor funcționale.

Condiția prealabilă de bază este că datele geometrice ale produsului sunt disponibile în trei dimensiuni și procesate ca date privind stratul. În producția tradițională de matrițe de turnare, un model de turnătorie trebuie mai întâi să fie produs din datele geometrice, care u. la. Scăderea metalelor de refrigerare și alte cerințe tehnice de turnare este luată în considerare. Pe de altă parte, pentru sinterizarea laserului, numeroasele straturi sunt generate de datele CAD existente ale componentei (de obicei în format STL) de așa-numita „tăiere”.

De obicei, un laser utilizează un co 2 laser, un laser Nd: laser YAG sau un laser cu fibră. Materialul de pulbere este un plastic, un nisip turnat acoperit cu plastic, un metal sau o pulbere ceramică.

Pulberea este aplicată o platformă de construcție cu o platformă de construcție ajutorul unei lame sau a unei role pe toată suprafața sa într-o grosime de 1 până la 200 microni. Straturile sunt sinterizate sau întemeiate succesiv pe patul de praf prin activarea fasciculului laser în funcție de conturul stratului componentei. Platforma de construcție este acum ușor coborât și un strat nou ridicat. Pulberea este asigurată prin ridicarea unei platforme de pulbere sau ca material pe peria de cauciuc. Prelucrarea este efectuată de strat într-o direcție verticală, deci este posibil să se creeze contururi tăiate . Energia furnizată de laser este absorbită de praf și are ca rezultat sinterizarea particulelor localizate cu reducerea suprafeței totale.

În cazul pulberilor plastice utilizate utilizate, acesta este personalizat Să nu le producem prin măcinare, ci să le polimerizeze direct ca perle, deoarece în acest proces există cerințe foarte mari asupra naturii acestora. Deoarece este prevăzută fluiditatea pulberii utilizate.

Un avantaj important al SLS este că elimină structurile de susținere cerute de multe alte metode de creare rapidă a prototipului. Componenta este întotdeauna susținută în timpul antrenamentului său de către praful înconjurător. La sfârșitul procesului, praful rămas poate fi pur și simplu eliminat și reutilizat parțial pentru următoarea execuție. În prezent, reutilizarea completă nu este posibilă, în special cu pulberi de plastic, deoarece pierd calitatea prin proces.

O formă specială pentru producerea microstructurarilor este micro-sinterizarea de laser dezvoltată la Institutul Laser din Universitatea de Științe Aplicate din Mittweida. Acesta este un comutator Q Laser utilizat cu impulsuri scurte. Procesul poate fi efectuat atât într-o cameră de vid, prin care nanopolvosul poate fi, de asemenea, prelucrat, cum ar fi gazul de protecție scăzut sau, în cazul metalelor speciale, sub aer. O caracteristică constructivă este inelul medical patentat din întreaga lume, cu ajutorul căruia poate fi explorată chiar și straturile extrem de fine de praf.Utilizând mai multe perii de cauciuc, pot fi generate straturi alternative și degradate. Rezoluția metodei este în intervalul de microni în ceea ce privește grosimile filmului performant și în zone similare cu privire la detaliile de geometrie reproductibilă. Pentru o perioadă scurtă de timp, prelucrarea pulberilor ceramice este posibilă în calitate superioară. Astfel, metodele dentare ceramice au fost generate de metodă.

Istoric
Sinterizarea laserului selectivă (SLS) a fost dezvoltată și brevetată de Dr. Carl Deckard și de consilierul academic, Dr. Joe Beaman la universitate din Texas din Austin la mijlocul anilor 1980, sub sponsorizarea lui Darpa. Deckard și Beaman au participat la compania de noi creații DTM, înființată pentru a proiecta și a construi mașini SLS. În 2001, sistemele 3D, cel mai mare concurent al DTM și SLS TEC Hnologie, dobândită DTM. Cel mai recent brevet de brevet privind tehnologia Deckard SLS a fost emis la 28 ianuarie 1997 și a expirat la 28 ianuarie 2014.

Un proces similar a fost brevetat fără a fi comercializat de Housholder RF în 1979.

Pe măsură ce SLS necesită utilizarea laserelor de înaltă putere, este adesea prea scumpă, ca să nu mai vorbim prea periculos, să folosiți acasă. Pericolul costului și potențialului de imprimare SLS înseamnă că piața de imprimare SLS locală nu este la fel de mare ca și piața pentru alte tehnologii de fabricare a aditivilor, cum ar fi modelul depunerii fuzionate (FDM).

DIV>

principiu
prototipuri SLS sunt fabricate din materiale pudră care sunt sinterizate selectiv (încălzit și topit) de un laser de mare putere.

Mașina constă dintr-o cameră de construcție într-un piston de fabricație, înconjurat de stânga și drept de două pistoane care alimentează praful, un laser puternic și un roller pentru a răspândi praful. Camera trebuie păstrată la o temperatură constantă pentru a evita deformarea.

Procesul începe cu un fișier CAD 3D care este tăiat în secțiuni 2D. Pistonul de fabricație se ridică la maxim, în timp ce pistoanele care furnizează pulberea sunt la cel mai mic punct. Rola extinde praful într-un strat uniform peste întreaga cameră. Laserul atrage apoi secțiunea 2D de pe suprafața prafului, se simte. Pistonul de fabricație scade grosimea unui strat, în timp ce unul dintre pistoanele de alimentare cu pulbere crește (alternativ: unul din fiecare de două ori pe partea stângă). Un nou strat de praf se extinde pe întreaga suprafață de către rolă și procesul se repetă până când piesa este terminată.

piesa de prelucrat trebuie scoasă din mașină și curățarea prafului nu este introdus care îl înconjoară.

Există și alte mașini în care praful nu vine de la mai jos datorită pistoanelor, dar din partea de sus. Această metodă economisește timp, deoarece nu este necesar să se oprească fabricarea pieselor pentru a umple mașina de praf.

Dacă piesa este destinată turnării de ceară pierdute, trebuie să fie infiltrată cu ceară să fie mai puțin fragilă. După uscare, este plasat pe un copac de turnare în jurul căruia ceramica este turnată. Când acesta din urmă este greu, mucegaiul este plasat într-un cuptor, se colectează ceara și mucegaiul dorit. Rămâne să se scufunde un metal topit, să se răcească, să spargă mucegaiul, să recupereze piesa, să taie copacul și să trateze suprafața. Piesa terminată este acolo.

Panorama
Diferite metode sunt folosite pentru a crește viteza de construcție: volumul sinterizat pe unitate de timp. Pentru aceasta, sunt utilizate poteni la laser mai mari de 1 kW. În microsinelul laser, un procedeu de mare viteză este realizat cu ajutorul unei deformări ultra-rapide a fasciculului, atingând experimental viteze de deformare de 150 m / s. În dezvoltarea, procesul este sinterizarea fasciculului de electroni. Aici sunt folosite poteni chiar mai mari de 10 kW. Acest lucru permite, de asemenea, prelucrarea rapidă a oțelurilor de înaltă rezistență, în special a oțelurilor pentru unelte.

tehnologie
o tehnologie de fabricare a aditivului, SLS implică utilizarea unui laser de mare putere (de exemplu, un laser cu dioxid de carbon ) Pentru a îmbina particule mici de pulbere de plastic, metal, ceramică sau sticlă într-un aluat având o formă tridimensională dorită. Laserul îmbină selectiv materialul de pulbere la scanarea secțiunilor transversale generate dintr-o descriere digitală 3D a părții (de exemplu, dintr-un fișier CAD sau scaner) de pe suprafața unui pat de praf. După scanarea fiecărei secțiuni transversale, patul de praf scade o grosime a unui strat, se aplică un strat nou de material în partea superioară și procesul se repetă până când partea este finalizată.

Deoarece densitatea piesei finite depinde de puterea de vârf a laserului, mai degrabă decât de durata laserului, o mașină SLS utilizează în mod normal un laser pulsat. Mașina SLS preîncărcați materialul pulberii în vrac pe patul de praf ceva sub punctul său de topire, pentru a facilita laserul, crește temperatura regiunilor selectate de restul drumului până la punctul de topire.

în contrast la alte procese de fabricație aditive, cum ar fi modelul de stereolitografie (SLA) și Molten Depunere (FDM), care necesită adesea structuri speciale de suport pentru fabricarea unor modele remarcabile, SLS nu are nevoie de un alimentator separat pentru materialul de susținere, deoarece partea care este construită este înconjurat de praf care nu este îngropat în orice moment, ceea ce permite construcția de geometrii imposibile anterior. În plus, deoarece aparatul foto al mașinii este întotdeauna plin de material sub formă de pulbere, fabricarea mai multor piese are un impact mult mai mic asupra dificultății și a prețului general al designului, deoarece printr-o tehnică cunoscută sub numele de „cuibărit”, pot fi plasate mai multe bucăți pentru a se potrivi limitelor mașinii. Cu toate acestea, un aspect al designului care trebuie respectat este că, cu SLS este „imposibil” de a produce un element gol dar complet închis. Acest lucru se datorează faptului că praful care nu este introdus în element nu poate fi drenat.

Deoarece brevetele au început să expire, imprimantele interne accesibile au devenit posibile, dar procesul de încălzire rămâne un obstacol, cu un consum de energie de până la 5 kW și temperaturi care trebuie controlate în 2 ° C pentru cele trei etape de preîncălzire, topire și depozitare înainte de eliminare.

Materiale și aplicații
Unele mașini SLS utilizează pulbere cu o singură componentă, astfel ca sinterizare directă de laserul metalic. Pulberile sunt frecvent produse de frezarea cu bile. Cu toate acestea, majoritatea mașinilor SLS utilizează pulberi cu două componente, pulbere în general acoperită sau un amestec de pulbere. Într-un singur pulberi componente, laserul se topește numai suprafața exterioară a particulelor (fuziunea suprafeței), îmbinând nucleele solide ne-turnate unul cu celălalt și cu stratul de mai sus.

comparativ cu alții aditivi Metode de fabricație, SLS pot produce părți dintr-o gamă relativ largă de materiale pulbere disponibile în comerț. Acestea includ polimeri cum ar fi nylon (umplutură de sticlă sau alte umpluturi) sau polistiren, metale cum ar fi oțel, titan, amestecuri de aliaje și compuși și nisip verde. Procesul fizic poate fi de fuziune totală, fuziune parțială sau sinterizare de fază lichidă. În funcție de material, se poate realiza o densitate de până la 100% cu proprietăți de material comparabile cu cele ale metodelor convenționale de fabricație. În multe cazuri, un număr mare de piese poate fi ambalat în interiorul patului de praf, ceea ce permite o productivitate foarte mare.

tehnologia SLS este folosită pe scară largă în întreaga lume datorită capacității sale de a crea geometrii foarte complexe direct de la digital Datele CAD. Deși a început ca o modalitate de a construi piese prototip la începutul ciclului de proiectare, acesta este utilizat din ce în ce mai mult în fabricarea limitată pentru a produce părți finale. O aplicație mai puțin așteptată și mai rapidă a SLS este utilizarea sa în art.

deoarece SLS poate produce bucăți fabricate dintr-o mare varietate de materiale (materiale plastice, sticlă, ceramică sau metale), se transformă rapid într-un proces popular pentru a crea prototipuri și chiar produse finale. SLS a fost folosit din ce în ce mai mult în industrie în situații în care sunt necesare cantități mici de piese de înaltă calitate, cum ar fi în industria aerospațială, unde SLS este utilizat mai frecvent pentru a crea prototipuri pentru aeronave. Avioanele sunt adesea construite în cantități mici și rămân în serviciu de zeci de ani, astfel încât producția de matrițe fizice pentru piese nu este profitabilă, astfel încât SLS a devenit o soluție excelentă.

Avantaje vs. Dezavantaje

Avantaje
Un avantaj clar al procesului SLS este că, deoarece este total autosuficient, permite părților să fie construite în alte părți într-un proces numit Grouping, cu un complex foarte complex Geometria care pur și simplu nu poate fi construită în nici un alt mod.

piesele au o mare rezistență și rigiditate.

Rezistență chimică bună

Diferite posibilități de finisare (de ex, Metalizare, smalțată în aragaz, măcinare vibratorie, colorare de cuburi, blocate, praf, acoperire, flocked)

bio compatibil conform EN ISO 10993-1 și USP / Nivelul VI / 121 ° C P

Părțile complexe cu componente interioare, canale, pot fi construite fără a prinde materialul interior și modificând suprafața datorită îndepărtării suportului.

cel mai rapid proces de fabricare a aditivului pentru imprimarea prototipurilor funcționale sau durabile sau părți ale utilizatorului final.

o mare varietate de materiale și caracteristici ale rezistenței, durabilității și funcționalității, SLS oferă materiale pe bază de nyloni ca o soluție care depinde de aplicație.

datorat. La proprietățile mecanice excelente, materialul este adesea folosit pentru a înlocui materialele plastice tipice de turnare prin injecție.

Dezavantaje
Piesele imprimate SLS au o suprafață poroasă. Acest lucru poate fi sigilat prin aplicarea unei acoperiri ca cianoacrilat.

Share to:

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *