Så fungerar Selective Laser Sintering

FOTO: 3D Systems

FÖRDJUPNING: Selective laser sintering, SLS, är en additiv tillverkningsteknik där man använder en laser med hög effekt, till exempel koldioxidlaser för att smälta samman små partiklar av material som plast, metall, keramik eller glas. Metoden brukar kallas sintring på svenska efter engelskans sintering. Tekniken utvecklades och patenterades av Dr Carl Deckard vid University of Texas i Austin i mitten av 1980-talet. Idag är beteckningen SLS ett registrerat varumärke hos 3d-skrivarutvecklaren 3D Systems.

Metoden bygger på att man delar upp en tredimensionell geometri i horisontella lager i en programvara. Detta kallas även för att man skiktar en geometri. Skikten ligger på mellan 0,1 och 0,15 millimeter. I de områden som utgör de olika skikten genereras ett raster som styr själva lasern.

De partiklar som ska härdas av lasern hälls ut i en byggkammare och bildar ett lager som kallas för pulverbädd. Detta lager kan vara tunnare eller tjockare, beroende på vilken upplösning man vill uppnå. Lasern smälter sedan partiklarna i ett tvärsnitt på det område som specificerats enligt ens skiktning. Lasereffekten är inställd för att smälta det aktuella pulverlagret samt cirka 0,02 millimeter ner i det föregående lagret.

Efter varje smält lager sänks pulverbädden ned med ett lager, varpå ett nytt pulverlager läggs ut ovanpå det föregående med en så kallad recoater. Processen upprepas sedan tills föremålet är färdigt. När sintringen är klar måste objektet kylas av i maskinen. Denna kan ta allt från en till 30 timmar. Därefter ”grävs” objektet fram, rensas, blästras och kontrollmäts.

Densiteten i de sammansmälta partiklarna avgörs främst av laserns maximala kapacitet, inte av exponeringstid. Därför använder man oftast en pulserande laser i en SLS-baserad skrivare. För att påskynda själva sintringen värms pulvret i pulverbädden upp till strax under sin smältpunkt.

En av fördelarna med SLS-tekniken är att man inte behöver producera några stödstrukturer. En stödstruktur är trådar eller ”pålar” av plast som håller en komplex geometri på plats under utskriften och används så gott som alltid i extruderingsskrivare (FDM-teknik), men även i SLA-teknik (stereolitografi). Eftersom det sintrade objektet hålls på plats av intilliggande pulver (det som inte sintrats) så behövs inget extra stöd.

Jämfört med andra tillverkningsmetoder används SLS-tekniken oftast för prototypframställning, även om det i allt fler fall går att serietillverka slutprodukter, mycket på grund av förbättrade processer och material. Allt från material som polymerer i form av nylon och polystyren samt metaller som stål, titan och legeringar går att sintra. Det ska dock poängteras att ytfinishen inte är lika hög som tekniken SLA, stereolitografi. Däremot är det en snabb teknik.

SLS-teknik hos GT Prototyper
Den Ystad-baserade tjänsteleverantören GT Prototyper (GTP) har varit i 3d-skrivarbranschen sedan 1994. Företaget har idag arton anställda och arbetar huvudsakligen med tre metoder inom additiv tillverkning, SLS, SLA & FDM. GTP har även en finishing-avdelning med grundfinish och avancerad ytbehandlingsteknik. Kunderna spänner över ett brett område, allt från enmansbolag till stora industriföretag.

Totalt använder GT Prototyper elva SLS-maskiner, alla från den tyska leverantören EOS. Det är fyra stycken P7-modeller med en byggkammare på 700 x 380 x 580 millimeter, sex P3-modeller med en byggkammare på 340 x 340 x 620 millimeter samt en P1 Formiga, med en byggkammare på 250 x 200 x 330 millimeter.

Maskinparken har både uppgraderats och utökats under åren. När det gäller material så köps allt från EOS. Det handlar främst om polyamid 12, som används i alla maskinstorlekarna, och polyamid 12 med glaskulor som körs i en av de mindre skrivarmodellerna. Tillsatsen av glaskulor ger modeller med ökad styvhet ihop med reducerad töjning.

GTP kör även modeller i Polypropen, till exempel då en modell ska ha någon form av gångjärnsfunktion. Polypropen är avsevärt mera böjligt än till exempel polyamid. Ett specialmaterial, Primecast, egentligen vanlig polystyren, används i SLS-processen för tillverkning av mastermodeller vid gjutning med metall. Med 3d-utskriven master och gipsgjutform kan man gjuta detaljer i aluminium, zink, magnesium och stål.

 

 

Publicerat av: 

Dela artikeln

Email this to someoneShare on LinkedInShare on Facebook

Kommentera

E-postadressen publiceras inte. Obligatoriska fält är märkta *