Druk 3D w technologii SLS

Technologia ta, obok SLA, stanowi jedną z najstarszych technik wytwarzania przyrostowego. W ostatnich latach zyskała znaczną popularność w przemyśle dzięki kilku unikalnym cechom. Poniższy artykuł przybliża kluczowe informacje o tej technologii, ze szczególnym uwzględnieniem szeregu zalet z jej zastosowania. Drukowanie metodą SLS (ang. Selective Laser Sintering) ma bardzo duży potencjał zarówno w przypadku prototypowania, jak i produkcji małoseryjnej. Za sprawą wysokiej dokładności wykonywanych części i możliwości wykorzystania różnych materiałów, usługi te znajdują zastosowanie w wielu branżach. Niemniej jednak ze względu na spore wymagania pod względem m.in. temperatury oraz postprocessingu, druk 3D z wykorzystaniem tego typu procesu może być powierzony jedynie doświadczonym specjalistom.

Czym jest druk 3D SLS? Technologia ta polega na spiekaniu proszku polimerowego za pomocą sterowanej wiązki lasera wysokiej mocy, warstwa po warstwie. Sproszkowany materiał w ilości odpowiadającej wysokości pierwszej warstwy za pomocą specjalnego wałka bądź noża zostaje równomiernie rozprowadzony na podłożu do drukowania (tzw. bed), gdzie następnie za pomocą wysokiej temperatury (sięgającej nawet powyżej 280°C) uzyskiwanej dzięki laserowi zostaje on spieczony w dokładnie pożądanych przez nas miejscach – cząsteczki spiekanego polimeru scalają się ze sobą. Dalszym krokiem jest naniesienie kolejnej warstwy tworzywa o odpowiedniej wysokości, ponowne spieczenie przekroju warstwy i sekwencja powtarza się, aż do uzyskania całości kształtu. Co ważne, druk 3D SLS zazwyczaj nie wymaga wykorzystania specjalnych podpór, dlatego też wykonanie elementów tą metodą jest chętnie wybierane w przypadku wielu różnych, skomplikowanych elementów np.: posiadających wewnętrzne komory i kanały. Dzieje się tak, gdyż konstrukcja nie jest narażona na uszczerbek, tak w wyniku stosowania jak i usuwania podpór, co może mieć miejsce w przypadku innych technologii druku 3D. Wykonane elementy mają ziarnistą powierzchnię, którą łatwo można zabarwić. Obróbka postprocesingowa to w głównej mierze oczyszczenie wykonanego wyrobu z resztek niespieczonego proszku polimerowego, ale wiąże się z pewnymi wymogami tak w stosunku do modelu, jak i miejsca umiejscowienia drukarki oraz stanowiska postprocessingu. Oczywiście produkty druku 3D tą metodą można również poddać innym procesom obróbczym m.in. polerowaniu, malowaniu natryskowemu czy też lakierowaniu.

Jakie materiały wykorzystuje się podczas drukowania metodą SLS?

Usługi tego typu druku są stosunkowo uniwersalne, dzięki możliwości wykorzystania różnorodnych sproszkowanych materiałów, m.in. poliamidów np. PA12 czy też polipropylenu. Poza tym można również zastosować termoplastyczne poliuretany, co pozwala na otwarcie się na wytwarzanie elementów giętkich, lub np. uszczelek.

Warto również wspomnieć, że drukowanie 3D metodą SLS kwalifikowane jest jako proces „zero waste”. Ma to podłoże w tym, że niespieczony proszek może być ponownie wykorzystany, dlatego też w przypadku tego rodzaju druku nie marnuje się materiału.

Technologia SLS – zastosowanie

Metoda tego rodzaju druku odgrywa ważną rolę w różnych branżach, a wynika to z różnorodności materiałów, których właściwości można dostosować do rozmaitych wymagań oraz potrzeb. Technologia ta oparta na selektywnym laserowym spiekaniu warstw sproszkowanego tworzywa sztucznego wykorzystywana jest w przemyśle w przypadku szybkiego prototypowania oraz produkcji małoseryjnej rozmaitych przedmiotów w tym również produktów promocyjnych, naukowych i wielu innych artykułów 3D, które mogą być wykonane z tworzyw sztucznych. Metoda ta i same usługi drukowania SLS są bardzo chętnie wykorzystywane także podczas konieczności stworzenia funkcjonalnych wyrobów m.in. części motoryzacyjnych.

Drukowanie metodą SLS – zalety

Największą korzyścią wynikając z wyboru tego typu usług, jest fakt, że technologia ta nie wykorzystuje struktur podporowych. Dzięki temu możliwe do wykonania są wyroby o bardzo skomplikowanej geometrii, co w przypadku innych metod byłoby bardzo trudne a wręcz niemożliwe do uzyskania. Poza tym w większości przypadków podczas drukowania SLS nie marnuje się materiału — niektóre sproszkowane tworzywa po czasie zmieniają swoje właściwości, niemniej jednak w dużej części technologia ta wykorzystuje cały proszek. Drukowane wyroby mogą uzyskać dokładność wymiarową od +/-0,15mm do +/-0,3mm, co odpowiada uzyskaniu 12-13 klasy dokładności zgodnej z normą DIN EN ISO 286-1.

Co więcej, drukowanie metodą SLS nie jest relatywnie drogie w porównaniu do pozostałych technik druku 3D, szczególnie, jeśli weźmiemy pod uwagę druk kilku lub kilkunastu elementów. Korzystna relacja między ceną usług a jakością sprawia, że technologia ta jest atrakcyjnym wyborem w przemyśle. Dodatkowo, czasy wytwarzania stają się bardzo konkurencyjne w porównaniu do innych technik przyrostowych, nie wspominając nawet o tradycyjnych metodach wytwarzania ubytkowego.

Biorąc pod uwagę powyższe czynniki, rozważając zastosowanie druku 3D na pewno warto mieć na uwadze przybliżoną w powyższym artykule metodę druku w technologii SLS.