Što je SLS? [Tehnologije 3D ispisa]

U nastavku na tekstove u kojima opisujemo i objašnjavamo kako rade 3 najpoznatije tehnologije ispisa donosimo tekst o SLS tehnologiji 3D ispisa. Ako dosada niste, pročitajte prethodna dva teksta o SLA i FFF tehnologiji 3D ispisa. 

SLS je tehnologija 3D ispisa koja za ispis koristi polimere; termoplastike u obliku praha. Ukratko rečeno, SLS se bazira na sljedećem: izvor termalne energije potiče fuziju (spajanje) između čestica praha. Ta fuzija se ne događa bilo gdje, već na točno određenoj lokaciji unutar SLS uređaja kako bi se dio po dio; sloj po sloj, ispisao neki objekt.

SLS je kratica od punog naziva te tehnologije koji glasi Selective Laser Sintering. Glavna razlika SLS tehnologije od SLA ili pak FFF tehnologije 3D ispisa je materijal, odnosno stanje u kojem se nalazi “sirovi” materijal korišten za ispis. Samim time što je stanje, odnosno oblik u kojem se pojavljuje materijal za ispis različit, različiti su i uređaji za svaku tehnologiju. Kod SLS tehnologije koriste se kanta napunjena prahom. Kantu se prije početka ispisa napuni prahom te se zatim umeće u uređaj gdje započinje zagrijavanje praha, odnosno termoplastičnog polimera na temperaturu malo ispod tališta polimera. Kada zagrijavanje završi, na platformu za ispis se postavlja vrlo tanki sloj praha. SLS uređaji imaju tzv. recoating blade koji ravnomjerno postavlja tanki sloj praha prije početka izrade novog sloja. Debljina sloja kojeg nanosi recoating blade najčešće iznosi oko 0.1mm.

Nakon što je sloj praha nanesen, laserska zraka pojedinačno “obilazi” dijelove jednog sloja te vrši sintezu, spajanje čestica praha u čvrsto stanje. Ako ste čitali naš tekst o SLA tehnologiji , znat ćete da su galvanometri komponente zaslužne za usmjeravanje laserske zrake na točnu lokaciju platforme za ispis, a isto to vrijedi i za SLS tehnologiju.

Kada laser završi cijeli sloj, platforma za ispis se spušta za debljinu jednog sloja te se ponovno nanosi novi sloj praha na platformu nakon čega “nastupa” laser. Taj postupak se ponavlja sve dok se ne završi ispis…

Prah koji se nije solidificirao, odnosno prah kojeg laserska zraka nije dotaknula ostao je u istom stanju kao i prije te služi kao potporni materijal. Drugim riječima, kod SLS tehnologije izbjegnuta je potreba za ispisom potpornog materijala jer prah “glumi” potporni materijal. Upravo to je jedna od najvećih prednosti SLS tehnologije u odnosu na SLA tehnologiju 3D ispisa.

 Shema SLS uređaja. Izvor:  http://www.additive.blog

Shema SLS uređaja. Izvor: http://www.additive.blog

Kada ispis završi, nećete odmah moći vidjeti ispisane modele jer će oni u potpunosti biti “uronjeni” u prah. Još jedna bitna prednost SLS uređaja je to što omogućuju proizvodnju više modela odjednom, što SLS čini vrlo dobrim rješenjem za proizvodnju. Prah koji služi kao potporni materijal može biti recikliran. Dakle kada ispis završi potrebno je izvaditi kantu u kojoj je prah skupa sa modelima. Zatim se kanta s modelima ostavi neko vrijeme da se prah i sami modeli ohlade te se zatim vade van iz praha. Prah koji je ostao se može opet koristiti, a najčešće se sačuva oko 50% tog starog praha. Za sljedeći ispis je moguće pomiješati 50% novog i 50% starog praha što definitivno smanjuje troškove za nabavu praha.

Kao i kod SLS tehnologije 3D ispisa, izgled površine modela ispisanih na SLS uređaju ovisi o veličini laserske zrake te o visini sloja koja, kao što smo već spomenuli, iznosi 0.1mm.

Svojstva poput čvrstoće modela ispisanih na SLS uređaju ovise o geometriji i veličini čestica praha koji se koristi za ispis modela. Finiji prah, prah čije su čestice manje, koristi se kada je potrebna glađa površina i finiji detalji. Površina modela ispisanih na SLS uređaju je zrnasta na dodir te ima mat efekt. Kao i kod mnogih SLA i FFF uređaja, temperatura na koju se treba zagrijati prah i ostali parametri su automatski prilagođeni materijalu koji se koristi kroz softver kojim se upravlja uređajem. Korisnik ručno treba postaviti kantu s prahom pri početku te ju izvaditi kada ispis završi, za ostalo se brine sam uređaj.

Spomenuli smo da je SLS odličan izbor kada je potrebno proizvesti što više istih modela odjednom, a kako bi to i uspjelo, potrebno je pažljivo organizirati modele unutar volumena za ispis koji je na raspolaganju. Za to, naravno, postoji poseban softver. Učinkovito slaganje modela unutar volumena za ispis je itekako bitno kako bi se iskoristilo što više praha, iz financijskih razloga. 5mm je najmanja moguća udaljenost od ruba na kojoj se modeli mogu ispisati. Općenito gledajući, najčešći volumen za ispis SLS uređaja prosječne veličine je 300 X 300 X 300 mm.

 Zrnasta površina, posljedica ispisa na SLS uređaju. izvor: Formlabs

Zrnasta površina, posljedica ispisa na SLS uređaju. izvor: Formlabs

NEDOSTATCI SLS TEHNOLOGIJE?

Kao i kod FFF i SLA tehnolgije, poteškoće pri ispisu su moguće. Ako se sjećate, najčešći problem kod FFF uređaja je tzv. warping odnosno odvajanje modela od podloge za ispis tijekom ispisa. Kod SLS-a se warping isto može osjetiti. Warping kod SLS-a je posljedica spajanja čestica novo izrađenog sloja sa slojem ispod. Čestice novog sloja se hlade, dok su čestice ispod njih već dijelom ohlađene te se zbog toga može dogoditi da gornji sloj sa sobom povuće i donji, no ovaj problem se može izbjeći ili barem drastično smanjiti ako se modeli postave tako da su horizontalne površine što manje (modele tada treba postaviti pod određenim kutem, slično kao i SLA).

MATERIJALI ZA SLS

Većina modela ispisanih SLS tehnologijom biti će crni ili sivi, a razlog je to što ako je prah te boje, čestice će bolje apsorbirati termalnu energiju koju im dostavlja laser. Osim crne i sive, SLS prah često se može naći i u bijeloj boji. Mali broj dostupnih boja praha nije problem jer se nakon ispisa modeli mogu ispolirati, ako je potrebno, te potom obojiti po želji. Prah u sebi može sadržati i čestice kompozita poput ugljičnih vlakana što pridonosi boljoj čvrstoći modela. Što se tiče cijena praha za SLS, ona naravno ovisi o finoći materijala. Za SLS se koristi PA prah, odnosno polyamide (poliamid) polimer. Najčesći i najrašireniji poliamid je najlon. Najlon tipa PA 12 je najčesšće korišten te mu se cijena kreće od otprilike $50 – $60 – $70 /kg.

ZA ŠTO KORISTITI SLS?

SLS je najbolje koristiti kada je potrebno proizvoditi što veću količinu modela te kada su u pitanju funkcionalni dijelovi i kompleksne strukture. Pošto nema potrebe za ispisom potpornog materijala, SLS je tehnologija sposobna za izradu fenomenalnih detalja, primjerice, uporabom SLS uređaja moguće je ispisati lanac za bicikl, u jednom komadu!

Preporučamo Vam da pogledate ovaj video.

Primjer za uporabu SLS 3D pisača za manju proizvodnju je Rehook, alat koji omogućuje da se lanac za bicikl brzo i bez zaprljanih ruku vrati na zupčanike. Rehook je alat u potpunosti proizveden SLS tehnologijom.

Ako Vas zanima Rehook, kliknite ovdje.

 Rehook, izvor: Rehook

Rehook, izvor: Rehook

Nadamo se da Vam je ovaj tekst pružio općenite informacije o SLS tehnologiji te da ste razumijeli kako ona funkcionira.

Leo Gregurić