Руководство по SLS
Основы
Общие допуски
Постобработка
Рекомендации по проектированию
Как работает SLS
Селективное лазерное спекание (SLS- Selective Laser Sintering) — технология 3D-печати основанная на процессе послойного спекания порошкообразного материала под воздействием лазера, обычно полиамида или нейлона.
1. Процесс SLS начинается с нагревания камеры принтера, наполненной полимерным порошком, до температуры чуть ниже температуры плавления материала. Специальный механизм подачи и выравнивания материала наносит слой порошка на строительную платформу.
2. CO2-лазер сканирует поперечное сечение 3D-модели и выборочно спекает частицы полимерного порошка.
3. Когда слой готов, строительная платформа перемещается вниз на один слой, и процесс повторяется.
Технология отличается в зависимости от производителя принтера, например, подача порошка может осуществляться сверху из специальных ёмкостей снаружи рабочей камеры, а механизм выравнивания совершать вращательное движение.
В результате получается рабочий стол принтера, заполненный деталями и не спечённым порошком. После завершения процесса печати весь объём рабочего стола с материалом и деталями должен остыть перед извлечением и очисткой изделий от лишнего порошка.
Изделия имеют естественную зернистую поверхность и некоторую внутреннюю пористость и могут дополнительно пройти постобработку, полировку или окрашивание, для улучшения качеств поверхности и внешнего вида.
Преимущества
• Детали не нуждается в опорных конструкциях
Не спечённый порошок обеспечивает всю необходимую поддержку детали, поэтому SLS можно использовать для создания геометрии сложной формы, которую невозможно получить каким-либо другим способом.
• Эффективно для небольших партий
Заполнение всего рабочего поля моделями позволяет производить до 100 деталей за время одного производственного цикла.
• Функциональные свойства
Детали выдерживают температуру до 160 °C, нагрузки в 1700 МПа и отличаются отсутствием хрупкости, что позволяет использовать их в качестве функциональных деталей и прототипов.
Общие допуски
Максимальный размер детали:
240 × 190 × 310 мм
Максимальные габариты модели определяются размерами камеры принтера, который используется для печати.
Убедитесь, что ваша модель вписывается в указанные размеры. Вы можете уменьшить общий размер модели изменяя масштаб, удаляя выпирающие части или делая модель разборной. Стандартным является разделение детали с последующим склеиваем частей или штифтовым соединением, окрашивание позволяет скрыть клеевой шов.
Минимальный размер детали:
7 × 4 × 2 мм
Минимальные габариты модели определяются качеством печати принтера.
Убедитесь, что ваша модель вписывается в указанные размеры. Вы можете увеличить общий размер модели, изменяя масштаб, сочетая, или увеличивая отдельные фрагменты.
Стандартный допуск:
+/- 0,3 % с минимальным допуском 0,3 мм на размер 100 мм
Отклонения зависят от размера детали и массива материала, толщины стенки.
Материал:
Полиамид PA 2200
Материал на основе Полиамид 12 для производства функциональных деталей, долговечных и устойчивых к химическому воздействию.
• Термостойкость до 160 °C (температура размягчения)
• Биологическая совместимость в соответствии с EN ISO 10993-1
• Твёрдость 75 Шор D
• Предел прочности 1700 МПа
Время производства: от 3х дней
Особенность SLS в том, что за один запуск машина производит большой объем деталей, поэтому процесс занимает больше времени, чем изготовление одного экземпляра, например, по технологии FDM. При этом такая производительность SLS отлично подходит для мелкого и среднесерийного производства до 100 деталей в одном цикле печати.
Заполнение рабочего объема принтера может повлиять на время выполнения небольших заказов, поскольку операторы ждут, пока не наберется необходимое количество моделей, прежде чем начинать печать.
Постобработка
Базовая
Стандартно после печати с деталей удаляют лишний материал с помощью сжатого воздуха, проводят пескоструйную обработку. Поверхность при этом зернистая, похожа на наждачную бумагу средней абразивности. Такая шероховатость обеспечивает адгезию при последующем покрытии деталей.
В некоторых случаях на моделях может быть виден «эффект ступенек», этот эффект зависит от того, как модель расположена на печатном столе во время производства – заметнее всего при наклонном размещении, если деталь превышает габаритные размеры для строго горизонтальной или вертикальной ориентации в пространстве.
• Матовая поверхность, шероховатость Rz 30-40
• Цвет — белый
• Высокая точность, геометрия детали без измений
Галтование
Сглаживание поверхности детали в галтовочной вибромашине за счёт механического воздействия абразивного наполнителя. Механическое воздействие может повредить изделие, не рекомендуется галтовать детали с мелкими и тонкими элементами.
Процесс влияет на размерыю — c поверхности удаляется около 0,1 мм материала, поэтому добавьте дополнительную толщину к важным размерам детали.
• Гладкая матовая поверхность, шероховатость Rz 15-20
• Скруглены острые кромки
• Сглажены линии спекания
• Цвет — белый
Окрашивание
Детали погружают в красящий раствор, материал имеет внутреннюю пористость, поэтому отлично впитывает пигмент и приобретает необходимый цвет. Средняя глубина проникновения пигмента 0,2 мм — при повреждении детали вы можете увидеть базовый белый цвет.
• Базовая шероховатость и точность
• Окрашено в простые цвета: черный, красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, пурпурный
Аэрозольное окрашивание
Деталь проходит несколько этапов грунтования и сглаживания с финальным покрытием лаком различной фактуры. В результате можно получить различные поверхности — глянец или Soft-Touch, а также улучшить износостойкость и водонепроницаемость детали. Покрытие добавляем к размерам около 0,2 мм, учитывайте это при проектировании деталей с последующей постобработкой.
Такие детали могут быть использованы в качестве выставочных образцов и мастер-моделей для литья в силиконовые формы. Покрытие улучшает не только визуальные характеристики, но и повышает прочность детали и устойчивость к ультрафиолету.
• Высокое качество поверхности
• Глубоко матовая (блеск 10%) / матовая (блеск 30%) / сатиновая (блеск 50%) / глянцевая (блеск 90%) / Soft-Touch
• Окрашено в цвета каталога RAL
Герметизация
Изделия из полиамида обладают способностью поглощать влагу, поэтому для улучшения водонепроницаемости детали могут быть покрыты герметизирующей пропиткой, которая заполняет поры в материале. В зависимости от условий, сложности конструкции, воздействующего давления и температур, герметичность не может быть гарантирована, поэтому мы не рекомендуем использовать такие модели для хранения и переноса жидкости. Покрытие добавляем к размерам около 0,2 мм, учитывайте это при проектировании деталей с последующей постобработкой.
• Улучшена водонепроницаемость и прочность
• Бесцветное покрытие с глянцевым блеском
Рекомендации по проектированию
SLS позволяет создавать детали сложной геометрии и дизайна, благодаря отсутствию поддержки. Но даже здесь, как и для всех методов производства, существуют рекомендации по проектированию, направленные на улучшение качества, обработки поверхности и функциональности деталей.
Толщина стенки
Мы рекомендуем минимальную толщину стенок 0,8 мм, но допускаем "живые" петли или небольшие участки толщиной от 0,3 мм.
Полиамид уникальный в применении материал — достаточная толщина стенки обеспечивает высокую прочность, меньшая помогает создавать гибкие и эластичные детали.
Максимальная толщина стенки также имеет ограничение до 5 мм — большие массивы материала подвержены возникновению напряжений и деформации. Если толщина стенки больше 5 мм инженер по умолчанию сделает деталь пустотелой с толщиной стенки 1.5-2 мм, замкнутая полость будет заполнена поддерживающей структурой и порошком. Помните об ограничениях и используйте базовые принципы проектирования, выбирайте толщину стенки исходя из размеров и сохраняйте значение на всей детали.
Детализация
Чтобы мелкие детали были видны, обеспечьте минимальный размер рельефных выступов и углеблений от 0,8 мм. Стандартный допуски печати составляют +/- 0,1 мм или +/- 0,3 мм в зависимости от размера детали, элементы меньше этих значений с наибольшей вероятностью заполнятся поршком и исчезнут в процессе печати.
Отверстия
Минимальный диаметр отверстия 1 мм. Возможна постобработка отверстий меньшего размера или повышенной точности, для этого проектируйте отверстия с учётом сверла стандартного размера.
Резьбовые отверстия также могут быть получены в процессе печати — диаметром более 3 мм или доработаны после с учетом отверстия под стандартный инструмент.
Текст
Для обеспечения читаемости текста используйте шрифт высотой 2 мм, размер 14 без засечек. Размер выступа или углубления в виде надписи соответствует возможной детализации — минимум 0,8 мм.
Сборка
При проектировании деталей, участвующих в сборке, важно закладывать достаточный зазор. Идеальная совместимость моделей в программном обеспечении не гарантирует идеальную посадку после печати, поэтому всегда оставляйте расстояние не менее 0,15 мм между различными частями.
Для деталей с большими поверхностями и толщиной стенок нужно выдерживать еще большее расстояние, для свободной посадки мы рекомендуем зазор 0,2 — 0,3 мм на сторону.
Подвижные части
Если модель содержит несколько функциональных частей, необходимо предусмотреть достаточное расстояние между ними — минимум 0,5 мм, в противном случае порошок может заполнить зазоры и в процессе печати части будут объединены.
Удаление порошка
Для уменьшения толщины стенки, снижения веса, а иногда и затрат, детали из SLS печатаются пустотелыми. Если модель содержит свободные полости, то при печати они будут заполнены порошком.
Для того чтобы очистить изделие, необходимо предусмотреть отверстия для «эвакуации» порошка, минимальный диаметр таких отверстий — 2 мм. В случае с крупными полостями, желательно заложить в конструкцию несколько таких отверстий или сделать деталь разборной.
Усадка и деформация
Большие плоские участки и массивы материала более склонны к неравномерному охлаждению, что вызывает деформацию детали.
Чтобы исключить возникновение дефекта, делайте вырезы везде, где это возможно, а также ищите возможность уменьшить толщину стенки или массивных частей. Рёбра или контуры также могут сделать деталь жёстче и удержать ее при деформации.
Подготовка файла
Для печати моделей на 3D принтерах чаще всего используют форматы файлов. STL. При этом создавать модели можно в любой графической программе, поддерживающей конвертацию в нужный формат.
Перед отправкой модели в производство, проверьте её на отсутствие ошибок:
• Целостность полигональной сетки При построении модели или при конвертации файла в формат для печати, она будет представлена в виде множества полигонов (участков различной геометрической формы, в основном треугольники и параллелепипеды). Все полигоны должны составлять замкнутую объёмную поверхность, которая образует модель. При этом какие-либо полигоны не должны отсутствовать, разрывая общую поверхность.
• Пересечение оболочек тел или поверхностей Пересекаемые модели необходимо либо объединить, либо вычесть. При этом результатом объединения может быть, как общий объём, так и не пересекаемый.
• Достаточное разрешение Сохраните модель в высоком разрешении. Обычно, это можно сделать в параметрах сохранения, выбрав режим «точно» или с параметрами такого порядка: максимальное линейное отклонение около 0,02 мм, максимальное угловое отклонение 2°. При этом, размер модели не должен превышать 100 МВ.