Прямое лазерное спекание металлов (DMLS) — Top 3D Shop — Ваш эксперт на рынке 3D-техники

3d принтер 3d systems prox sls 6100

• Максимальный объем сборки(мм): 381 x 330 x 460
• Мин. Толщина слоя(мм): 0,08
• Скорость: 2.7 л / ч
• Тип лазера: CO2 лазер 100Вт
• Материалы: PA 12, PA 11, TPU, PA стекловолокно, PA алюминий
• Цена: 210 000 $

ProX SLS 6100 запущенный 3D Systems в ноябре 2022 года, предназначен для печати деталей промышленного уровня. Он имеет габариты сборки 381 x 330 x 460 мм, что является достаточно большим для SLS принтеров.

ProX SLS 6100 использует широкий спектр материалов DuraForm ProX SLS, который состоит из PA 12, PA 11, а также нейлоновых порошков, наполненных углеродным волокном, стеклом и алюминием. Благодаря облачной интеграции, автоматизированным производственным инструментам и заявленной эффективности использования материалов 95%, ProX SLS 6100 обеспечивает низкие эксплуатационные расходы, что делает его подходящим промышленным SLS-принтером для самых разных отраслей промышленности.

6100 — это модель начального уровня 3D System, в то время как других машины SLS предлагают более мощные лазеры, большие объемы сборки и другие промышленные навороты.

3d принтер eos formiga p 110 velocis

• Максимальный объем сборки(мм): 200 x 250 x 330
• Мин. Толщина слоя(мм): 0,06
• Скорость: 1.2 л / ч
• Тип лазера: CO2 лазер 30Вт
• Материалы: Алюмид, PA 1101, PA 1102 черный, PA 2200, PA 2201, PA 3200, стекловолокно, PrimeCast 101, PrimePart ST, PA 2105
• Цена: 175 000 $

Модель EOS Formiga P 110 Velocis, созданная немецким производителем в области промышленной 3D-печати, обеспечивает гибкость и рентабельность для производственных цехов. Эта система 3D-печати с габаритами 200 x 250 x 330 мм и толщиной слоя 60 микрон идеально подходит для изготовления небольших компонентов со сложной геометрией.

P 110 оснащен инновационным управлением температурой и программным управлением, которые ускоряют процессы нагрева и формирования слоев. Он также имеет точное лазерное пятно с небольшим диаметром фокуса, что позволяет получать толщину стенок менее полмиллиметра. Система адаптируема, так как совместима с девятью полимерными материалами и 10 комбинациями материалов.

Компания EOS предлагает еще пять промышленных 3D-принтеров с более мощными лазерами и большими объемами сборки.

3d принтер formlabs fuse 1

• Максимальный объем сборки(мм): 165 х 165 х 300
• Мин. Толщина слоя(мм): 0,11
• Скорость: 10 мм / ч
• Тип лазера: Иттербиевый волоконно-оптический 10Вт
• Материалы: PA 12
• Цена: 18499 $

Обзор Fuse 1

Этот 3D принтер был запущен в продажу в январе 2021 года, после более чем трех лет разработки.

Цена Fuse 1 начинается от 18 499 долларов(32 000 долларов за принтер и станцию удаления порошка Fuse Sift), оснащен сенсорным пользовательским интерфейсом с мониторингом рабочего процесса в режиме реального времени. Formlabs заявляет, что ее технология Surface Armor формирует полоспеченную оболочку, которая печатает вокруг поверхности детали, обеспечивая хорошие механические свойства и высококачественную поверхность детали.

Fuse 1 имеет рабочий объем 165 x 165 x 300 мм и толщину слоя 110 микрон. В сочетании с фильтром Fuse Sift он может существенно снизить затраты на материалы.

3d принтер red rock 3d

• Максимальный объем сборки(мм): 180 х 180 х 180
• Мин. Толщина слоя(мм): 0,1
• Скорость: 20 с      м³ / ч
• Тип лазера: Полупроводниковый, лазерный диод 5Вт
• Материалы: PA 12(нейлон)
• Цена: 10000 $

Одним из менее известных, но не менее интригующих вариантов в секторе настольных SLS является одноименный Red Rock 3D от российской компании Red Rock, выпущенный в 2022 году. Этот компактный 3D-принтер, изготовленный из высокоточных деталей, обработанных на станках с ЧПУ, имеет компактную площадь основания 180 °. x 180 x 180 мм, толщина слоя 100 микрон и скорость печати 20 с      м³ / ч.

Red Rock 3D управляется 5-дюймовым сенсорным экраном и имеет возможность подключения карты Micro SD. При начальной цене около 10 000 долларов он представляет собой относительно доступный 3D-принтер SLS. Red Rock может не иметь родословной некоторых других машин из этого списка, но интересно наблюдать, как новые лица появляются на растущем рынке 3D-печати SLS.

3d принтер sinterit lisa pro

• Максимальный объем сборки(мм): 110 х 160 х 245
• Мин. Толщина слоя(мм): 0,075
• Тип лазера: Полупроводниковый, лазерный диод 5Вт
• Материалы: PA 12 и PA 11(нейлон), TPU, TPE
• Цена: 14500 €

Eos m 100

Принтер в базовой комплектации работает по технологии DMLS (прямого лазерного спекания). Оборудование оснащено лазером мощностью 200 Вт, который легко плавит мелкодисперсные металлические порошки. Небольшое лазерное пятно позволяет печатать в высоком разрешении, что делает принтер идеальным для создания изделий со сложной геометрической формой.

Оборудование подходит для решения задач медицины, так как совместим с сертифицированными стоматологическими материалами. Несмотря на то, что EOS поддерживает работу не со всеми металлами, производитель постоянно работает над расширением ассортимента металлических порошков. Так, совсем недавно EOS выпустил никель-хромовый порошок.

Если вы ищете оборудование, способное справиться с большим производственным объемом, M 100 — отличный вариант для печати большого количества изделий. Немецкий производитель также предлагает системы, которые легко интегрируются в разные производственные среды и подходят для разных задач.

Exone innovent

Принтер предназначен для решения исследовательских задач и выполнения опытно-конструкторских работ. Этот маленький принтер совместим с разными видами металлического порошка. Объем рабочей камеры 160х65х65 мм позволяет создавать отдельные детали или серию небольших изделий.

Принтер не подходит для производства, а направлен исключительно на исследовательскую деятельность. Технология DMLS позволяет работать с материалами разных производителей, в том числе и с бюджетными металлическими порошками.

В линейку Innovent входят 5 устройств от самого маленького до X1 160 Pro с камерой построения 800х500х400 мм. Скорость печати принтера составляет 10000 см³, что позволяет производить достаточно большие детали.

Новинка семейства ExOne — 3D принтер Metal Designlab, созданный в партнерстве с Rapidia (компании из Канады). Это небольшое устройство имеет размеры офисного принтера и предназначено для исследований, обучения и промышленного дизайна. Для работы используется материал Hydrofuse на водной основе с металлическими и керамическими компонентами, который не требует удаления связующих компонентов перед спеканием. В пасте Hydrofuse связующий компонент на 98% заменен на воду. Устройство сочетается с новой усовершенствованной печью X1F.

Ge acram & concept laser

На сегодняшний день производитель предлагает 11 принтеров для печати металлами, которые являются полноценными рабочими станциями.

Серия Acram позволяет быстро и точно создавать детали методом EBM. Оборудование Concept Laser работает по технологии селективного спекания металлического порошка, что позволяет создавать детали сложной формы. Производитель предлагает несколько вариантов оборудования с разным объемом камеры построения, в том числе самую большую в мире систему X Line 2000R.

X Line 2000R имеет область построения 800х400х500 мм и оснащен двумя лазерами мощностью 1000 Вт. Принтер предназначен для производства деталей для автомобильной и аэрокосмической промышленности.

В этом оборудовании используется технология LaserCusing, благодаря которой можно создавать детали из сплавов стали, алюминия, никеля, титана и драгоценных металлов. Интеллектуальная система позволяет минимизировать потребность в обращении с реактивными порошками со стороны оператора. Неиспользованный порошок автоматически просеивается и перерабатывается для использования в следующих циклах печати.

Trumpf truprint 1000

Немецкая компания Trumpf предлагает надежный принтер для производства небольших металлических деталей. Компактное оборудование имеет высокую производительность и печатает с высокой степенью детализации при минимальной высоте слоя 10 мкм.

Принтер оснащен двумя волоконными лазерами мощностью 200 Вт, что позволяет повысить производительность устройства на 80% по сравнению с аналогичным оборудованием. Система контроля порошка помогает анализировать качество каждого слоя, что позволяет гарантировать высокое качество напечатанных деталей.

Особенностью данного устройства является возможность работы с аморфными металлами. Такие материалы позволяют изготавливать детали с высокой эластичностью и устойчивостью к коррозии. При этом на принтере можно создавать детали с тонкими стенками, что позволяет сократить время производства детали и значительно удешевить производство.

В линейке производителя есть еще 7 других 3D принтеров для печати металлами. TruPrint 1000 Green Edition оснащен зеленым лазером, который позволяет печатать медью и ее сплавами. Оборудование помогает сочетать аддитивное производство с двух или трехмерной резкой и сваркой.

В каких отраслях применяется и для чего?

Селективное лазерное спекание применяется только в промышленной и производственной сферах. Это обусловлено высокой стоимостью как самого оборудования, так и расходных материалов. Кроме того, SLS-принтеры отличаются большими габаритами. Соответственно, сферы применения технологии таковы:

• Функциональное тестирование. Перед тем как запустить какой-либо продукт в производство, разработчики в обязательном порядке проводят функциональное тестирование. Именно поэтому на принтере можно распечатать мастер-модель или даже полноценный функциональный прототип, соответствующий всем требованиям модели, но при этом не являющийся полноценным изделием. Такие трехмерные прототипы создаются с целью проверки свойств и функций будущего продукта.
• Прототипирование, позволяющее печатать макеты будущих моделей и опытные образцы, а также выявлять возможные неточности в деталях.
• Мелкосерийное производство. Для изготовления небольших партий моделей нужна всего одна деталь, которая может быть одновременно распечатана в нескольких копиях на одном устройстве. Таким образом, нужное количество деталей создается в считанные часы.
• Печать готовых функциональных компонентов.
• Инженерная отрасль.
• Трехмерная печать моделей со сложной геометрией.
• Производство аэрокосмических деталей.
• Изготовление и разработка деталей для автомобилей, тюнинга и пр.

Некоторые владельцы SLS-принтеров успешно задействуют их в дизайне, архитектуре и строительстве.

Высокая производительность и пропускная способность

SLS — самая быстрая технология аддитивного производства для функциональных, долговечных прототипов и конечных деталей. Лазеры, которые расплавляют порошок, имеют гораздо более высокую скорость засветки и являются более точными, чем методы наплавления слоев, используемые в других процессах, таких как промышленные FDM 3d принтеры.

Во время печати можно плотно расположить несколько частей, чтобы максимизировать доступное пространство сборки для каждой машины. Операторы используют программное обеспечивающее оптимизацию каждой сборки для максимальной производительности, оставляя лишь минимальный зазор между деталями.

SLS позволяет операторам упаковывать сборочную камеру как можно большим количеством деталей и печатать их без опор, чтобы сэкономить время при последующей обработке

Детали могут быть добавлены в сборку, когда печать уже выполняется. Это дает возможность вносить изменения в конструкцию в последнюю минуту или добавлять последовательные итерации прототипа.

Где они производятся?

Обязательно, выбирая принтер, нужно обращать свое внимание на страну производства. На сегодняшний день рынок условно поделен на три сегмента:

• западный;
• китайский;
• отечественный.

Каждый из вышеуказанных сегментов отличается своими особенностями, поэтому нельзя сразу провести, осуществляя обзор, сравнение лучших 3D-принтеров каждого типа.Западные модели завозятся в Россию и страны СНГ небольшими партиями, при этом у производителей нет никаких официальных представителей в наших странах.

В частности, это в конечном итоге выливается такими проблемами, как достаточно высокая стоимость оборудования, отсутствие прямого доступа к запасным частям, а также нормального сервисного обслуживания и поддержки. Таким образом, если в процессе работы вашего принтера появятся даже незначительные проблемы, могут быть очень серьезные проблемы с тем, чтобы потом снова привести его в рабочее состояние.

Но обзор лучших домашних 3D-принтеров показал, что на самом деле такие устройства достаточно надежные и не ломаются в процессе своей работы.Опять же, такая же ситуация присутствует и с китайскими принтерами, но в этом случае еще и присутствует предельно низкое качество данного оборудования.

В частности, стоит отметить качество основных узлов и комплектующих, которое очень сильно отстает по сравнению с решениями, предложенными западными компаниями.Конечно, нельзя сказать о том, что актуальными являются исключительно импортные принтеры.

Для чего он вам?

Главное перед покупкой данного устройства – это определиться с тем, а для чего вообще в принципе вам нужен данный аппарат. К примеру, если вы хотите просто поразвлекаться, то в таком случае вам вполне подойдет стандартный экземпляр при минимальной стоимости.

Если же вам нужно разобраться, какой 3D-принтер лучше для производства или же определенного бизнеса, который имеет непосредственное отношение к этой печати, вам следует выбирать наиболее надежную модель. Стоит только представить, что может произойти, если в процессе печати очередного заказа принтер полностью сломается, и при этом вы не сможете починить его в короткие сроки.

Таким образом, если работа на этом устройстве является для вас непосредственным заработком, то вам стоит ответственно подойти к выбору того, какие из 3D-принтеров лучше, качественней и надежней, в противном случае вам лучше обратить внимание на самые дешевые модели для того, чтобы хотя бы понять, как работает такое оборудование.

История sls 3d печати

Селективное лазерное спекание(SLS) было одной из первых технологий аддитивного производства, разработанной в середине 1980-х годов доктором Карлом Деккардом и доктором Джо Биманом в Техасском университете в Остине.

На сегодняшний день две наиболее распространенные технологии спекания в порошковом слое — на основе пластика, обычно называемую SLS печатью и на основе металла, известные как прямое лазерное спекание металла(DMLS) или селективное лазерное плавление(SLM).

SLS, SLM, DMLS 3d принтеры работают по одному принципу и различаются в основном мощностью и типом лазеров, наличием инертной среды в области печати, в связи с тем, что металлы при нагревании активно окисляются кислородом воздуха, а это в свою очередь может существенно отразиться на прочностных и качественых характеристиках детали.

Инновационное развитие в этой области существенно ускорилось в последнее время и SLS печать на основе пластика, в настоящее время готово так же применяться наряду с другими более распространенными технологиями 3D-печати, такими как стереолитография(SLA, DLP) и моделирование методом послойного наплавления(FDM) и в дальнейшем обязательно получит широкое распространение благодаря доступным и компактным системам. Сравнение SLA, FDM и SLS технологий.

Материалы для sls-печати

3D-принтеры, работающие по технологии SLS, используют для печати различные виды порошковых пластиков. Оборудование компании 3D Systems работает с промышленными материалами серии DuraForm:

DuraForm EX Natural — ударопрочный жесткий материал белого цвета;DuraForm EX Black — ударопрочный материал черного цвета, по свойствам аналогичен полипропилену и инженерному ABS;DuraForm Flex — гибкий резиноподобный износостойкий материал;

DuraForm FR 100 — огнестойкий инженерный пластик, подходит для производства аэрокосмических деталей;DuraForm GF — жесткий инженерный пластик, повышенная термостойкость и изотропные свойства;DuraForm HST Composite — прочный и термостойкий материал белого цвета;

Настольные sls

3d принтеры Benchtop SLS, Formlabs Fuse 1 обеспечивают производительность, сравнимую с промышленными системами, в более компактной, удобной форме.

Benchtop SLS и Formlabs Fuse 1 не требует специализированной инфраструктуры и может легко вписаться в ваше рабочее пространство.

Настольные системы используют диодный или волоконно-оптический лазер вместо CO2-лазеров, используемые в промышленных система, для обеспечения стабильного качества луча при меньших затратах.

Меньший объем сборки настольной машины требует меньшего нагрева. Поскольку порошок подвергается воздействию повышенных температур в течение более короткого периода времени, нет необходимости в инертных газах и специальном оборудовании для обработки воздуха.

В целом, настольные системы предлагают немного меньший объем сборки и более медленную скорость по сравнению с промышленными системами SLS, в обмен на существенно меньшую занимаемую площадь и более низкую стоимость.

Нейлон для sls печати: материал для прототипирования и производства

Самым распространенным материалом для селективного лазерного спекания является нейлон, популярный инженерный термопласт, любимый своими легкими, прочными и гибкими свойствами. Нейлон устойчив к ударам, химикатам, теплу, ультрафиолету, воде и грязи.

Нейлон идеально подходит для целого ряда функциональных применений, от разработки потребительских товаров до здравоохранения.

Нейлон — это синтетический термопластичный полимер, который принадлежит к семейству полиамидов. Есть две его версии, обычно используемые для селективного лазерного спекания, — это нейлон 11 и 12 или PA11 и PA12.

PA — это сокращенное название полиамида, а цифры представляют количество атомов углерода в материале. Оба материала одинаковы по свойствам, PA11 немного более гибок и ударопрочен, тогда как PA12 более прочный, износостойкий и биосовместимый.

Особенности и преимущества sls-технологии

Особенность селективного лазерного спекания состоит в отсутствии материала поддержки при построении геометрически сложных моделей. Роль поддерживающей структуры играет порошок, который не был подвержен воздействию луча лазера.

Широкий спектр используемых материалов позволяет компаниям, внедрившим SLS-технологию в производство, изготавливать модели любой сложности.

Отсутствие поддержек дает возможность воспроизводить сложнейшую геометрию готовых моделей, которой невозможно добиться, используя традиционные методы трехмерной печати. Помимо этого, сводится к минимуму риск повреждения напечатанного изделия. Таким образом, существенно экономится время на сборку и финансовые вложения на закупку материалов.

Еще одним весомым преимуществом, которое дает SLS-технология, считается большой объем камер построения. Повышенная вместимость позволяет печатать крупногабаритные модели или небольшую партию деталей.

 Обратите внимание!  Максимальный размер камеры построения в SLS-принтере составляет 1 метр.

С помощью селективного метода лазерного спекания достигается высокая скорость печати. Из-за того, что частицы материала расплавляются не полностью, SLS-принтеры обладают большей производительностью, чем другие принтеры, печатающие на порошках.

Готовые изделия, созданные по технологии SLS, обладают отличными механическими характеристиками: модели отличаются повышенной гибкостью, прочностью, детализацией и устойчивостью к воздействиям температур.

Если у пользователя стоит задача изготовить долговечные пластиковые модели, то использование SLS-технологии станет лучшим выбором.

В плане прочности готовых деталей селективное лазерное спекание вполне достойно конкурирует с классическими производственными методами, такими как литье под давлением.

Несмотря на несомненные преимущества, у SLS-технологии есть небольшие недостатки:

• Готовые продукты требуют постобработки. Все дело в пористой структуре и шероховатой поверхности моделей.
• Для эксплуатации принтеров требуются особые условия в помещении. Например, такое устройство нельзя устанавливать в жилых помещениях без фильтрации при кондиционировании воздуха. Все дело в том, что порошок токсичен.
• Необходимость первоначальных инвестиций. Сэкономить не получится: дорого стоит как само устройство, так и расходные материалы.

Поговорим о материалах, которые применяются в SLS-печати.

Постобработка распечатанных моделей методом селективного лазерного спекания sls

Постобработка распечатанных моделей методом селективного лазерного спекания требует минимальных затрат времени и труда.

После завершения печати готовые детали необходимо извлечь из сборочной камеры, отделить и очистить от избытка порошка. Этот процесс обычно выполняется вручную на станции очистки с использованием сжатого воздуха и пылесоса.

Детали SLS имеют слегка шероховатую поверхность прямо после печати, как мелкозернистая наждачная бумага. Шероховатость поверхности определяется как ½ от размера фракции используемого порошка. Например если средний диаметр частицы D50 = 30 мкм, тогда на выходе шероховатость Ra = 15-18 мкм, а после пескоструйной обработки можно достич Ra = 8-10 мкм, что соответствует 4 классу.

Применение

Технология DMLS применяется для производства готовых изделий малого и среднего размера в различных отраслях, включая аэрокосмическую, стоматологическую, медицинскую и др. Типичный размер области построения существующих установок составляет 250х250х250мм, хотя технологических ограничений на размер не существует – это лишь вопрос стоимости устройства.

Северо-западный политехнический университет Китая использует DMLS системы для производства элементов конструкции самолетов. Исследования, проведенные EADS, также указывают на снижение себестоимости и отходов при использовании технологии DMLS для производства сложных конструкций в единичных экземплярах или мелкими партиями.

5 сентября 2022 года Илон Маск опубликовал фотографии детали ракетного двигателя Super Draco, созданной из никель-хромового жаропрочного сплава Inconel с помощью принтера EOS.

Примеры компактных моделей 3d-принтеров sls: коротко о sinterit lisa и lisa pro

Компактные принтеры  Sinterit Lisa  и Lisa PRO работают по технологии лазерного спекания, позволяя печатать несколько изделий одновременно. Размер модели Lisa (620 × 400 × 660 мм) позволяет использовать устройство в небольших помещениях.

Полученные в процессе трехмерной печати модели практически сразу после завершения процесса готовы к эксплуатации. Этот компактный 3D-принтер отлично подойдет для мелкосерийной печати, разработки дизайнерских, архитектурных моделей или для работы на некрупных производствах.

В качестве материала Sinterit Lisa использует РА12.

В комплекте с принтером поставляется лицензионное программное обеспечение — Sinterit Studio 2022.

Связь компьютера с устройством осуществляется посредством Wi-Fi соединения. Sinterit lisa поддерживает файлы следующих типов: STL, OBJ, 3DS, FBX.

Lisa Pro отличается от предыдущей модели увеличенной камерой печати и функцией подачи инертного газа. Обновленный принтер позволяет печатать крупногабаритные модели, размер которых может доходить до 32 см. В модели увеличена область печати и улучшено управление температурным режимом: есть возможность регулировать температуру и подогрев платформы и камеры.

Тем не менее главной целью производителя по-прежнему является предложение пользователям доступных, надежных и простых в эксплуатации устройств с SLS-технологией печати.

 3D-принтер Sinterit Lisa Pro  станет полезным инструментом в следующих сферах:

• автомобилестроение;
• робототехника;
• производство пластмассовых изделий;
• дизайн и пр.

С помощью Lisa Pro могут быть изготовлены как функциональные детали, так и различные прототипы.

Обобщая вышесказанное, выделим основные плюсы и недостатки технологии селективного лазерного спекания:

1. Изготовленные модели обладают отличными механическими свойствами.
2. Технология не требует поддержки, позволяя печатать даже изделия со сложной геометрией.
3. Технологические возможности SLS-принтеров подходят для производства и могут применяться в сфере промышленности.
4. Детали, изготовленные по методу SLS, обладают шероховатой и зернистой поверхностью, а также внутренней пористостью. Из-за этого может потребоваться дополнительная постобработка, позволяющая добиться идеальной гладкости либо водонепроницаемости.
5. SLS-принтеры не могут создавать крупногабаритные плоские поверхности и маленькие отверстия из-за того, что они подвержены усадке и деформации.
6. Допускается усадка от 3 до 3,5 %.
7. Для таких устройств выдвигаются особые требования к помещению и условиям эксплуатации.
8. Стоимость устройств начинается от 1 000 000 рублей.
9. Стоимость расходных материалов достаточно высока. Например, двухкилограммовая упаковка полиамида Sinterit PA12 Smooth Print Ready Powder стоит около 17 000 рублей.

Промышленный 3d-принтер по металлу мл6 — гк "лазеры и аппаратура"

Процесс sls печати

3D-устройства, работающие по SLS-технологии, обладают гибкими настройками.

Производители автоматически задают оптимальные параметры рабочего процесса, такие как уровень глубины, время воздействия и температура печати. Кроме того, может быть выбрана как работа лазерного спекания с переходными границами, так и по всей глубине изготавливаемой модели. Процесс SLS-печати выглядит следующим образом:

1. Разогревание полимерного материала до температуры, максимально близкой к температуре плавления. Это обеспечивает быструю работу порошковых принтеров.
2. Порошок отправляется в камеру построения. Материал разравнивается специальным валиком на толщину минимального слоя пластика.
3. Лазер спекает слои полимера в заданных участках, которые соответствуют сечениям будущей модели.
4. Следующий слой порошка подается после того, как предыдущий достаточно затвердел. Камера построения спускается на нижний уровень, лезвие распределяет очередной слой порошка.
5. Процедура повторяется, пока не получится готовое изделие.

Готовая модель герметизируется в неспеченном материале. Перед тем как достать изделие, следует дать камере и порошку остыть. Процесс может занять до 12 часов, после чего остывшая деталь очищается от остатков материала. Оставшийся порошок можно использовать повторно.

По окончании процесса построения иногда требуется постобработка: пользователи самостоятельно полируют и шлифуют готовое изделие, придавая ему идеально ровную форму. Отметим, что технология постоянно совершенствуется, и потребность в финишной обработке моделей, напечатанных на SLS-принтерах, теряет свою актуальность.

Процесс лазерной обработки:

Во время процесса каждый слой керамики толщиной, например, 0,1 мм, обрабатывается, затем в этих слоях создаются отверстия, вырезаются окна и т.п.

Когда слои между собой совмещаются, внутри получаются сквозные отверстия. Полости отверстий (дырочки) металлизируются, и через этот «пирог» выводятся контакты.

Диаметр таких отверстий около 80 мкм, а слоев может быть больше двадцати.

И тут у нас возникает ряд требований к тому, что мы делаем, а вернее к лазерному станку.

Первое – точность.

Вырезать несколько изделий нужно точно, ведь при совмещении слоев отверстия должны совпасть, а диаметр таких отверстий около 80 мкм. Малейшая ошибка хоть на одном слое провоцирует смещение отверстий, и сквозной металлизации уже не будет, соответственно, весь запечённый «пирог» можно считать испорченным.

Этот процесс требует точности. Если эта точность будет составлять около 1 мкм – то проблем с металлизацией не будет. Количество получаемых отверстий может достигать несколько тысяч на одном слое.

Получается, что отверстия должны быть маленькие, формироваться очень быстро и очень точно. Именно эти требования являются самыми важными в ТЗ на систему лазерной обработки для микроэлектроники – резка керамики.

Второе – защита от внешних факторов.

При смене температуры в помещении материал расширяется или сужается, поэтому если поставить основание, собранное из стали или из алюминиевого профиля, то при изменении температуры в помещении на несколько градусов  материал изменяется, и можно забыть о точности 1 мкм.

Есть такая вещь, как коэффициент теплового расширения (зависимость размера тела от температуры). Представьте, у вас была направляющая, вы по ней перемещались, а потом она стала длиннее сама по себе, каркас и основание скрутились, погнулись и изменили свои размеры.

Для решения задачи термического расширения стоит применять специальное гранитное основание, которое меньше зависит от температуры.

Во-вторых, нужно изолировать от вибраций нашу систему (не дай бог ногой кто-то топнет), потому что опять же важна точность 1 мкм.

В-третьих, система перемещения (столик, который двигает заготовку) должна быть очень жесткая, не «люфтить», соответственно, дешевые компоненты не подойдут, ведь важна высокая точность и надежность станка.

Соблюдение этих моментов поможет снизить влияние внешних факторов на процесс лазерной обработки.

 Третье – технология.

Компаний, способные сделать лазером отверстия в керамике– много. Но для того, чтобы сделать 3000 отверстий размером 80 мкм, с точностью 1 мкм, нужна технология.

В процессе лазерной обработки мы можем менять большое количество параметров. Их можно условно разделить на 3 группы:

Все эти параметры гибко меняются, формируя процесс, который мы и называем технология лазерной обработки.

В ряде задач есть необходимость обрабатывать «сырую» керамику, и при неграмотных параметрах она может остекленеть. Дальнейшая проблема заключается в том, что накладывая следующие слои, сквозная металлизация не происходит.     

При резке спеченной керамике есть свои трудности. Проблема в том, что лазер имеет свойство нагревать материал, из-за чего керамика трескается. Организовать процесс таким образом, чтобы лазер именно испарял керамику без трещин – очень нетривиальная задача.

Создать такой лазер и установить правильные параметры –  результат огромной работы технологов.

Получается, что резать керамику лазером просто, если учесть все вышеперечисленные моменты и заниматься этим 20 лет 🙂

В следующей статье мы продолжим рассказывать про процессы лазерной обработки в электронике, а конкретно про деметаллизацию.

Процесс печати

1. Порошок диспергируется тонким слоем на верхней части платформы внутри рабочей камеры.
2. Принтер предварительно нагревает порошок до температуры чуть ниже температуры плавления. Это облегчает лазеру плавить областей порошкового слоя.
3. Лазер засвечивает поперечное сечение 3D-модели, нагревая порошок чуть ниже или ниже точки плавления материала. Это механически связывает частицы вместе, чтобы создать один твердый слой. Не распылённый порошок поддерживает деталь во время печати и устраняет необходимость в специальных опорных конструкциях.
4. Платформа опускается на один слой в сборочную камеру, как правило, между 50 и 200 микронами, и сьемник наносит сверху новый слой порошка. Затем лазер засвечивает следующий поперечный слой.
5. Этот процесс повторяется для каждого слоя до тех пор, пока деталь не будет завершена, а готовые отпечатки остаются для постепенного охлаждения внутри принтера.
6. После охлаждения деталей оператор извлекает сборочную камеру из принтера и переносит ее на станцию очистки, отделяя напечатанные модели и удаляя излишки порошка.

SLS использует лазер для спекания порошкового пластика в твердую структуру на основе трехмерной модели.

Резка керамики

Керамику можно обрабатывать в разном виде: в «сыром» и  в «спеченном». 

Керамика в «сыром» виде бывает:

Для понимания задачи необходимо вникнуть в суть процесса производства и в то, как производят компоненты на данной керамике. Она находится в «сыром» состоянии при обработке до того, как её запекли. Именно из этой керамики изготовляются корпуса электронных компонентов.

Такой корпус необходим для защиты от космической радиации, электронных помех, наводок и механических повреждений.

Свобода творчества

Большинство процессов аддитивного производства, таких как стереолитография(SLA) и моделирование методом послойного наплавления(FDM), требуют специализированных опорных конструкций для изготовления конструкций с нависающими элементами.

Для селективного лазерного спекания не требуются опорные конструкции, поскольку во время печати детали окружены порошком материала. SLS может создавать ранее невозможные геометрии, такие как динамичные деталей, детали с внутренними компонентами или каналами, другие очень сложные конструкции.

Шина разработана со сложной геометрией для снижения веса.

Инженеры обычно проектируют детали с учетом возможностей производственного процесса. 

Поскольку селективное лазерное спекание становится действенным методом производства для растущего числа областей, оно может открыть новые возможности для проектирования и конструирования. SLS может печатать сложные проекты в одном отпечатке, который обычно требует нескольких частей.

Лазерное спекание может полностью использовать потенциал генеративного дизайна, позволяя создавать легкие конструкции, в которых используются сложные решетчатые конструкции, которые невозможно изготовить традиционными методами.

Скорость и точность

Точность предусматривает высоту слоя в процессе печати, то есть чем меньше высота, тем больше точность (на данный момент наиболее высокая точность принтеров составляет 50 мкм), а скорость вращения представляется в см3/час.Данные параметры взаимодействуют между собой самым непосредственным образом.

Если присутствует высокая точность, значительно снижается скорость печати, и наоборот. К примеру, если определенное изделие будет печататься при указанной выше точности в 50 мкм, время построения будет приблизительно в два раза дольше по сравнению с тем, сколько времени понадобится для изготовления данного изделия с точностью 125 мкм.

В преимущественном большинстве случаев производители изначально указывают, какая предусматривается их устройством предельная точность и скорость.Вам нужно обращать свое внимание на диапазон этих характеристик для того, чтобы вы поняли, насколько разнообразные модели можно будет производить.

К примеру, для печати крупного макета вам может понадобиться достаточно большая скорость, и при этом толстый слой нанесения, в то время как для печати шестеренок уже нужно будет переходить на небольшую скорость ради повышения точности. Стоит отметить, что для дома идеальный вариант – это принтеры с точностью в 150 мкм, которые не сильно подходят для печати различных объектов промышленности или же современного бизнеса.

Типы пластика

Обязательно нужно разобраться с тем, какой пластик для 3D-принтера лучше использовать в том или ином случае. Наиболее распространенными в наше время можно назвать PLA и ABS. Определенная часть принтеров может использовать оба типа такого пластика, в то время как другие устройства предусматривают только один из них.

Однако на самом деле помимо указанных выше могут использоваться также и другие варианты нитей, отличающихся самыми разными физико-химическими характеристиками, такими как свечение в темноте, гибкость, растворимость в воде, повышенная прочность и многими другими.

Возможность печати определенным пластиком обуславливается тем, присутствует или отсутствует в устройстве подогрев платформы, какой предусматривается рабочий диапазон температур экструдера и какая используется конструкция камеры для печатей. Если вы изначально не уверены в том, что выбранный вами принтер предусматривает поддержку определенного типа пластика, вам нужно предельно уточнить указанные параметры, а также сравнить их с теми, которые являются рекомендованными для каждого конкретного пластика.

Вполне вероятно, что некоторые варианты пластиков могут вам вообще не понадобиться в процессе работы, однако вы никогда не будете знать этого заранее. Именно по этой причине, если вы предпочитаете экспериментировать или достоверно не знаете того, какие устройства и из чего будут вами печататься, вам следует выбирать такой 3D-принтер, в котором будет присутствовать предельно возможное количество поддерживаемых пластиковых нитей.

Источник

Функциональные материалы

Ключом к функциональности и универсальности SLS 3D-печати является используемый материал. Нейлон и его композиты — это проверенные, высококачественные термопласты. Нейлоновые детали спеченные лазером имеют высокую прочность и механические свойства, сравнимые с теми, которые создаются с помощью традиционных методов производства, таких как литье под давлением.

Сборка шуруповерта — напечатан в Nylon PA 12. Нейлоновые детали могут быть легко подвергнуты последующей обработке для достижения гладкой, профессиональной отделки поверхности.
https://www.youtube.com/watch?v=srg6fRtc-oc

Нейлон SLS является отличной заменой обычным литьевым пластмассам. Он идеально подходит для функциональных применений, где требуются пластмассовые детали, которые будут работать в тех случаях, когда детали, изготовленные с использованием других методов, со временем разрушаются и становятся хрупкими.