Dokáže SLS tlačiť diely s vysokým pomerom strán?
Ako dodávateľ technológie selektívneho laserového spekania (SLS) sa ma často pýtajú na možnosti SLS pri tlači dielov s vysokým pomerom strán. Časti s vysokým pomerom strán sú tie, ktorých dĺžka alebo výška je výrazne väčšia v porovnaní so šírkou alebo priemerom. V tomto blogu preskúmame, či SLS dokáže efektívne tlačiť takéto diely, pričom pochopíme súvisiace výzvy a príležitosti.
Pochopenie technológie SLS
Selektívne laserové spekanie je aditívny výrobný proces, ktorý využíva vysokovýkonný laser na selektívne tavenie práškového materiálu, vrstvu po vrstve, na vytvorenie trojrozmerného objektu. Proces začína tenkou vrstvou prášku nanesenou cez stavebnú platformu. Laser potom skenuje prierez dielu na tejto práškovej vrstve a speká častice prášku dohromady. Po dokončení každej vrstvy sa stavebná platforma spustí a na ňu sa nanesie nová vrstva prášku a proces sa opakuje, kým sa nepostaví celý diel.
Výzvy v oblasti tlače dielov s vysokým pomerom strán
Tlač častí s vysokým pomerom strán pomocou SLS predstavuje niekoľko výziev. Jedným z hlavných problémov je riziko deformácie. Keď laser speká prášok, vytvára sa teplo, čo môže spôsobiť nerovnomernú tepelnú expanziu a kontrakciu dielu. V častiach s vysokým pomerom strán je dlhá a štíhla konštrukcia náchylnejšia na deformáciu, pretože rozloženie napätia nie je rovnomerné. Napríklad dlhá, tenká časť v tvare tyče sa môže ohnúť alebo skrútiť počas procesu spekania v dôsledku vnútorných napätí vytvorených cyklom zahrievania a chladenia.
Ďalšou výzvou je nosná konštrukcia. Pri SLS pôsobí nespekaný prášok okolo dielu ako prirodzená podpora. Avšak pre časti s vysokým pomerom strán nemusí byť podpora poskytovaná práškom dostatočná. Dlhé a tenké časti sa môžu prehýbať alebo zrútiť vlastnou váhou, najmä ak má časť zložitú geometriu. To môže viesť k strate presnosti rozmerov a kvality povrchu.
Príležitosti na tlač dielov s vysokým pomerom strán pomocou SLS
Napriek výzvam ponúka SLS aj určité príležitosti na tlač častí s vysokým pomerom strán. Jednou z kľúčových výhod je schopnosť vytvárať zložité geometrie. SLS dokáže vyrábať diely s vnútornými vlastnosťami, ako sú kanály a dutiny, ktoré je ťažké alebo nemožné dosiahnuť tradičnými výrobnými metódami. To je obzvlášť užitočné pre časti s vysokým pomerom strán, ktoré môžu vyžadovať vnútorné štruktúry pre funkčnosť.
Výhodou sú aj materiálové vlastnosti SLS - tlačených dielov. SLS môže používať rôzne materiály vrátane plastov, kovov a keramiky. Niektoré materiály majú vynikajúce mechanické vlastnosti, ako je vysoká pevnosť a tuhosť, čo je výhodné pre diely s vysokým pomerom strán. Napríklad polyamid (nylon) je bežne používaný materiál v SLS a ponúka dobrý pomer pevnosti k hmotnosti, vďaka čomu je vhodný pre dlhé a štíhle časti.
Stratégie tlače dielov s vysokým pomerom strán
Na prekonanie výziev a využitie príležitostí je možné použiť niekoľko stratégií. Po prvé, optimalizácia orientácie dielu v stavebnej komore je kľúčová. Orientáciou časti s vysokým pomerom strán tak, aby sa minimalizovalo napätie a maximalizovala podpora z prášku, možno znížiť riziko deformácie. Napríklad, ak má dielec dlhú os, môže byť lepšie orientovať ho horizontálne ako vertikálne, aby sa napätie rozložilo rovnomernejšie.
Ďalšou stratégiou je použitie vhodných podporných štruktúr. Hoci nespekaný prášok poskytuje určitú oporu, môžu byť navrhnuté a vytlačené spolu s dielom ďalšie nosné štruktúry. Tieto nosné štruktúry môžu byť odstránené po procese tlače. Napríklad tenké steny alebo mriežkové štruktúry môžu byť pridané k dielu, aby poskytli dodatočnú podporu počas spekania.
Dôležitý je aj výber materiálu. Rôzne materiály majú rôzne rýchlosti zmrštenia a mechanické vlastnosti. Výberom materiálu s nízkym zmršťovaním a vysokou pevnosťou je možné zlepšiť kvalitu dielu s vysokým pomerom strán. Napríklad niektoré pokročilé materiály SLS sú špecificky formulované na zníženie deformácie a zlepšenie rozmerovej presnosti.
Prípadové štúdie
Pozrime sa na niektoré skutočné príklady častí s vysokým pomerom strán tlačených pomocou SLS. Spoločnosť v leteckom priemysle potrebovala vyrobiť dlhú, tenkú nosnú konštrukciu antény. Diel mal vysoký pomer strán a vyžadoval vysokú pevnosť a presnosť. Použitím SLS s vysokovýkonným polyamidovým materiálom a optimalizáciou orientácie dielu spoločnosť dokázala vytlačiť diel s vynikajúcou rozmerovou presnosťou a mechanickými vlastnosťami.
V automobilovom priemysle chcel výrobca vytvoriť dlhý tenký hriadeľ prevodovky. Na potlač dielu bola použitá SLS a pridaním nosných konštrukcií a výberom správneho materiálu bol vyrobený hriadeľ s hladkou povrchovou úpravou a vysokou pevnosťou, spĺňajúci požiadavky aplikácie.
Záver
Na záver, SLS dokáže tlačiť diely s vysokým pomerom strán, vyžaduje si to však starostlivé zváženie výziev a implementáciu vhodných stratégií. Zatiaľ čo problémy s deformáciou a podporou sú významnými výzvami, schopnosť vytvárať zložité geometrie a používať rôzne materiály poskytuje príležitosti na úspešnú výrobu dielov s vysokým pomerom strán.
Ak máte záujem preskúmať možnosti SLS pre vaše potreby dielov s vysokým pomerom strán, sme tu, aby sme vám pomohli. Môžeme vám poskytnúť podrobné informácie o našej technológii SLS, materiálových možnostiach a službách podpory. Či už ste v leteckom, automobilovom alebo inom odvetví, máme odborné znalosti, ktoré vám pomôžu dosiahnuť vysoko kvalitné diely s vysokým pomerom strán.
Ak uvažujete o kúpe SLS - tlačených dielov alebo sa chcete dozvedieť viac o našich službách SLS, neváhajte nás kontaktovať a požiadať o konzultáciu. Sme pripravení prediskutovať vaše špecifické požiadavky a poskytnúť vám riešenia na mieru. Môžete si tiež pozrieť našu ponuku produktov ako naprKvapalný laurylsulfát sodný,Sodium Dodecyl Sulphate SdsaPrášok laurylsulfátu sodného (SLS)pre viac informácií o materiáloch, ktoré používame v našich procesoch SLS.
Referencie
- Gibson, I., Rosen, DW, & Stucker, B. (2010). Technológie aditívnej výroby: rýchle prototypovanie až po priamu digitálnu výrobu. Springer Science & Business Media.
- Wohlers, T. a Gornet, P. (2017). Wohlersova správa 2017: stav aditívnej výroby a 3D tlače v tomto odvetví. Wohlers Associates.