Cómo son impresoras SLS
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¿Impresoras SLS? ¿Historia impresión SLS? ¿Cómo funcionan impresoras SLS? ¿Tipos de impresoras SLS? |
¿Elegir la impresión SLS?
?Varios Imp. 3D?
¿Impresoras SLS?
Los avances recientes en el desarrollo de impresoras 3D, materiales y software han hecho que la impresión SLS esté disponible para una gama más amplia de aplicaciones comerciales y domésticas, lo que permite que más empresas y personas utilicen estas herramientas de alta tecnología.
En esta guía, cubriremos el proceso de sinterización selectiva por láser, los diferentes sistemas y materiales disponibles en el mercado, y cuándo considera
La sinterización selectiva por láser (SLS) es una técnica de impresión 3D basada en polvo que utiliza un láser para fusionar capas de material en la pieza final. El láser traza el patrón de cada sección transversal del diseño 3D en una capa de polvo. Después de construir una capa,se baja la plataforma de construcción y se construye otra capa encima de la capa anterior. Este proceso continúa hasta que se generan todas las capas y la pieza está completa. SLS es la tecnología elegida para una variedad de aplicaciones funcionales, incluidas aquellas con broches, bisagras vivas y otras juntas mecánicas. La gama de materiales y tamaños de plataforma disponibles para el SLS también lo convierte en una excelente opción para la producción directa de productos que requierefuerza y resistencia al calor.
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¿Historia impresión SLS?
La sinterización selectiva por láser (SLS) fue una de las primeras tecnologías de fabricación aditiva desarrollada a mediados de la década de 1980 por el Dr. Carl Deckard y el Dr. Joe Beeman en la Universidad de Texas en Austin. Desde entonces, su método se ha adaptado para trabajar con una variedad de materiales, incluidos plásticos, metales, vidrio, cerámica y varios compuestos en polvo. Hoy en día, las dos tecnologías de sinterización de lecho de polvo más comunes son las basadas en plástico, comúnmente denominadas impresión SLS , y las basadas en metal, conocidas como sinterización directa por láser de metal (DMLS) o fusión selectiva por láser (SLM as impresoras 3D SLS, SLM, DMLS) funcionan con el mismo principio y difieren principalmente en la potencia y el tipo de láser, la presencia de un entorno inerte en el área de impresión, debido al hecho de que los metales se oxidan activamente por el oxígeno atmosférico cuando se calientan, y esto, a su vez, puede afectar significativamente las características de resistencia y calidad de la pieza. Hasta hace poco, estas tecnologías han sido prohibitivamente caras y complejas, limitando su uso a pequeñas cantidades de piezas caras o no estándar utilizadas en aplicaciones aeroespaciales y médicas.
El desarrollo innovador en esta área se ha acelerado significativamente en los últimos años y la impresión SLS basada en plástico ahora está lista para usarse junto con otras tecnologías de impresión3D más comunes, como la estereolitografía (SLA , DLP) y el modelado por deposición fundida (FDM), y seguramente se convertirá en generalizada en el futuro gracias a sistemas asequibles y compactos.
¿Principio tecnológico SLS?
1.- Impresión de modelos. El polvo se aplica a la superficie de trabajo en una capa delgada, donde se calienta a una temperatura predeterminada. Luego, el rayo láser calienta el material hasta un estado de fusión o un poco menos, después de lo cual el polvo comienza a solidificarse. Las partículas no utilizadas actúan como soportes para el modelo. Al finalizar el ciclo, la plataforma de trabajo se baja a la cámara a una profundidad de capa de 0,05-0,2 mm y se repite el proceso hasta que el producto esté completamente listo.2.- Los modelos impresos deben permanecer en la cámara de refrigeración durante algún tiempo. De lo contrario, es posible perder algunas características mecánicas e incluso cambiar la forma del producto.
3.- El proceso final es el posprocesamiento. Los objetos se limpian de residuos de polvo y luego se someten a voladuras o volteo. El polvo es adecuado para su procesamiento y uso posterior.
Dado que la impresión SLS no requiere la creación de soportes (su función la realiza material no sinterizado), la tecnología se convierte en una excelente herramienta para fabricar piezas de formas geométricas complejas.
Otra ventaja de la sinterización selectiva por láser es la resistencia de los productos que no son inferiores en este parámetro a las piezas moldeadas por inyección.
¿Cómo surgió sinterización SLS?
La tecnología apareció en los años ochenta del siglo pasado en América. Los autores fueron los médicos Carl Deckard y Joe Beeman de la Universidad de Texas. Desde la invención del método, la gama de materiales de trabajo se ha ampliado gradualmente. Ahora, con la ayuda de la impresión SLS-3D, se crean productos de plástico, cerámica, metal y vidrio con un conjunto diferente de características mecánicas.
El método tiene dos variedades:A.- Metodo base de polvo plástico - SLS - sinterización selectiva por láser.
B.- Metodo base de polvo metálico - DMLS - sinterización láser directa de metales.
Hace unos años, dicha impresión solo estaba disponible para un círculo reducido de empresas. Sin embargo, hoy en día, gracias a los desarrollos modernos, la producción de SLS se está volviendo no menos accesible que los métodos aditivos habituales, como FDM y SLA.
Diferencias entre SLS-3D Todas las impresoras 3D que utilizan el método SLS funcionan según el principio descrito anteriormente. Se diferencian en el tamaño de la cámara de trabajo, el tipo y la potencia del láser y algunas características de diseño.El plastico Nylon es el material más demandado. Su popularidad se debe a las propiedades del termoplástico.
¿Cómo funcionan impresoras SLS?
Las impresoras 3D SLS utilizan un potente láser para derretir pequeñas partículas de polvo de polímero. Proceso de impresión SLS
1.- El polvo se dispersa en una fina capa en la parte superior de la plataforma dentro de la cámara de trabajo.2.- La impresora precalienta el polvo a una temperatura justo por debajo del punto de fusión. Esto facilita que el láser derrita áreas del lecho de polvo.
3.- El láser ilumina una sección transversal del modelo 3D, calentando el polvo justo por debajo o por debajo del punto de fusión del material. Esto une mecánicamente las partículas para crear una capa sólida. El polvo sin rociar sostiene la pieza durante la impresión y elimina la necesidad de estructuras de soporte especiales.
4.- La plataforma baja una capa a la cámara de construcción, generalmente entre 50 y 200 micrones, y el decapante deposita una nueva capa de polvo encima. Luego, el láser ilumina la siguiente capa transversal.
5.- Este proceso se repite para cada capa hasta que la pieza está completa y las impresiones terminadas se dejan enfriar gradualmente dentro de la impresora.
6.- Una vez que las piezas se han enfriado, el operador retira la cámara de construcción de la impresora y la transfiere a la estación de limpieza, separando los modelos impresos y eliminando el exceso de polvo.
Postprocesado sinterización láser SLS
Postprocesado de modelos impresos mediante sinterización láser selectiva SLS. El posprocesamiento de modelos impresos mediante sinterización selectiva por láser requiere un tiempo y una mano de obra mínimos.Una vez finalizada la impresión,las piezas acabadas deben retirarse de la cámara de montaje, separarse y limpiarse el exceso de polvo. Este proceso generalmente se realiza manualmente en una estación de limpieza utilizando aire comprimido y una aspiradora.
Las piezas SLS tienen una superficie ligeramente rugosa justo después de la impresión, como papel de lija fino. La rugosidad de la superficie se define como la mitad del tamaño de la fracción del polvo utilizado. Por ejemplo, si el diámetro medio de las partículas D50 = 30 µm, entonces la rugosidad de salida Ra =15-18 µm, y después del arenado es posible alcanzar Ra = 8-10 µm, que corresponde a la clase 4. El nailon ofrece una gama de opciones de posprocesamiento, como lijado, pintura, esmaltado al horno, metalizado, encolado, recubrimiento en polvo y flocado.
Reutilización de productos sobrantes
Cualquier exceso de polvoque quede después de realizar la extracción se filtra para eliminar las partículas más grandes y se puede reutilizar. El polvo sin usar se descompone ligeramente cuando se expone a altas temperaturas, por lo que debe mezclarse con material nuevo para su posterior impresión. Esta capacidad de reutilizar material para trabajos posteriores hace de SLS uno de los métodos de fabricación menos costosos.
¿Tipos de impresoras SLS?
Todos los sistemas de sinterización selectiva por láser se basan en el proceso descrito anteriormente. Las principales características distintivas son el tipo de láser y el volumen del modelo. Los diferentes sistemas utilizan diferentes soluciones para el control de la temperatura, la distribución del polvo y la formación de capas.La sinterización selectiva por láser requiere un alto nivel de precisión y un estricto control. La temperatura del polvo junto con las piezas (incompletas ) debe controlarse dentro de los 2 °C durante las tres etapas de precalentamiento, sinterización y almacenamiento antes de la extracción para minimizar la deformación, el estrés interno y la deformación causada por el calor.
Impresoras SLS industriales
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Los sistemas SLS industriales utilizan uno o más láseres de dióxido de carbono potentes. Cuanto mayor sea el volumen de construcción, más complejo será el sistema. Los SLS industriales requieren una atmósfera inerte (nitrógeno u otros gases) para evitar la oxidación y descomposición del polvo. Por lo tanto, la sinterización industrial selectiva por láser requiere un equipo de tratamiento de aire especial. Estos sistemas también requieren energía industrial e incluso las máquinas industriales más pequeñas requieren al menos 10 m² de espacio de instalación.
Impresoras SLS de escritorio
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Benchtop SLS y Formlabs Fuse 1 no requieren una infraestructura especializada y pueden adaptarse fácilmente a su espacio de trabajo.
Los sistemas de sobremesa utilizan un diodo o un láser de fibra óptica en lugar de los láseres de CO2 que se utilizan en los sistemas industriales para proporcionar una calidad de haz uniforme a un coste menor.
El volumen de construcción más pequeño de una máquina de escritorio requiere menos calor. Debido a que el polvo se expone a temperaturas elevadas durante un período de tiempo más corto, no se necesitan gases inertes ni equipos especiales de manejo de aire. Menos consumo de energía permite que los sistemas de escritorio funcionen con energía de CA doméstica estándar sin infraestructura especializada.
En general, los sistemas de escritorio ofrecen un volumen de construcción ligeramente más pequeño y una velocidad más lenta en comparación con los sistemas SLS industriales, a cambio de una huella significativamente más pequeña y un costo más bajo.
¿Nylon para impresión SLS?
El Nylon en la impresión SLS, material para prototipado y producciónEl material de sinterización por láser selectivo más común es el nailon, un popular termoplástico de ingeniería favorecido por sus propiedades ligeras, fuertes y flexibles. El nailon es resistente a los impactos, los productos químicos, el calor, los rayos UV, el agua y la suciedad.El nailon es ideal para una variedad de aplicaciones funcionales, desde el desarrollo de productos de consumo hasta el cuidado de la salud.
El nailon es un polímero termoplástico sintético que pertenece a la familia de las poliamidas. Hay dos versiones comúnmente utilizadas para la sinterización selectiva por láser, Nylon 11 y 12 o PA11 y PA12.
PA es el nombre abreviado de poliamida, y los números representan la cantidad de átomos de carbono en el material. Ambos materiales tienen propiedades similares, PA11 es ligeramente más flexible y resistente a los impactos, mientras que PA12 es más duradero, resistente al desgaste y biocompatible.
Propiedades Nylons para SLS
| Nailon PA12 | Nailon PA11 | |
|---|---|---|
| límite de fuerza | 50 MPa | 48 MPa |
| Módulo de elasticidad | 1850MPa | 1560MPa |
| Alargamiento a la rotura | 12% | 35% |
| Punto de fusión (HDT ) | 154 °C a 0,45 MPa | 130 °C a 0,45 MPa |
Nylon 11 y 12 son polvos de un solo componente, pero las impresoras 3D SLS también pueden usar polvos de dos componentes, como polvos revestidos o mezclas de polvos. Los compuestos de nailon con aluminuro, carbono o vidrio están diseñados para optimizar la resistencia, la rigidez o la flexibilidad de las piezas. En los polvos de dos componentes,solo se sinteriza el componente con el punto de transición vítrea más bajo, que une ambos componentes.
¿Por que Elegir la impresión SLS?
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La impresion SLS realmente se destaca cuando necesita piezas de plástico duraderas. Las piezas SLS son conocidas por su resistencia, comparable a las piezas fabricadas con métodos de fabricación tradicionales, como el moldeo por inyección. SLS se utiliza en una variedad de aplicaciones de uso final en industrias como la automotriz y aeroespacial.
Dada su robustez y capacidad para producir piezas muy complejas, SLS puede ahorrar mucho tiempo y dinero en piezas de bajo volumen que normalmente tendrían que ensamblarse mediante métodos de fabricación tradicionales. SLS es la combinación perfecta de función, fuerza y sofisticación. Debido a que no tiene que preocuparse por el mecanizado o el retrabajo, SLS es especialmente efectivo para la personalización masiva de ciertas piezas de uso final de bajo volumen. Y debido a que las piezas SLS tienden a resistir el desgaste y las condiciones ambientales, la tecnología puede producir menos piezas. Al igual que otras tecnologías de fabricación aditiva, SLS permite que las piezas y los moldes se almacenen digitalmente, utilizando datos que nunca se dañarán, perderán en tránsito o requerirán un almacenamiento costoso. Los ingenieros eligen la sinterización selectiva por láser para la libertad de diseño, alta productividad, sin soporte y bajo costo de piezas.
Libertad de creatividad
La mayoría de los procesos de fabricación aditiva 3D, como la estereolitografía (SLA) y el modelado de deposición (FDM), requieren estructuras de soporte especializadas para fabricar estructuras en voladizo.No se requieren estructuras de soporte para la sinterización selectiva por láser, ya que las piezas están rodeadas de material en polvo durante la impresión. SLS puede crear geometrías que antes eran imposibles, como piezas dinámicas, piezas con componentes o canales internos y otros diseños muy complejos.
1.- El neumático está diseñado con una geometría compleja para reducir el peso.
2.- Los ingenieros suelen diseñar piezas para satisfacer las capacidades del proceso de fabricación .
3.- L a sinterización selectiva por láser se convierte en un método de fabricación viable para un número creciente de aplicaciones, puede abrir nuevas posibilidades para el diseño y la construcción. SLS puede imprimir diseños complejos en una sola impresión que generalmente requiere varias partes. Esto ayuda a eliminar las debilidades del ensamblaje tradicional y acortar el tiempo de producción del producto final.
4.- La sinterización por láser puede aprovechar al máximo el potencial del diseño generativo, lo que permite la creación de estructuras ligeras que utilizan estructuras reticulares complejas que no pueden fabricarse con métodos tradicionales.
Alto rendimiento impresion
SLS es la tecnología de fabricación aditiva más rápida para prototipos funcionales y duraderos y piezas finales. Los láseres que derriten el polvo tienen una velocidad de destello mucho más rápida y son más precisos que los métodos de deposición utilizados en otros procesos, como las impresoras 3D FDM industriales.Se pueden empaquetar varias piezas durante la impresión para maximizar el espacio de construcción disponible para cada máquina. Los operadores usan software para optimizar cada ensamblaje para obtener la máxima productividad, dejando solo un espacio libre mínimo entre las piezas.
SLS permite a los operadores empaquetar la cámara de construcción con tantas piezas como sea posible e imprimirlas sin soportes para ahorrar tiempo en el procesamiento posterior.
Las piezas se pueden agregar a un ensamblaje mientras la impresión está en curso. Esto hace posible realizar cambios de diseño de última hora o agregar iteraciones sucesivas de un prototipo.
Uso de materiales funcionales
La clave de la funcionalidad y versatilidad de la impresión 3D SLS es el material utilizado. El nailon y sus compuestos son termoplásticos probados de alta calidad. Las piezas de nailon sinterizado por láser tienen propiedades mecánicas y de alta resistencia comparables a las creadas con métodos de fabricación tradicionales, como el moldeo por inyección.Conjunto de destornillador:impreso en nailon PA 12. Las piezas de nailon se pueden acabar fácilmente para lograr un acabado de superficie suave y profesional.
El Nylon SLS es un excelente reemplazo para los plásticos moldeados por inyección convencionales . Es ideal para aplicaciones funcionales que requieren piezas de plástico que funcionen donde las piezas fabricadas con otros métodos se descomponen y se vuelven quebradizas con el tiempo.
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