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 från 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 printer. 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 ofta i extruderingsskrivare (FDM-teknik). 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 vissa fall går att serietillverka slutprodukter. 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 Ystadbaserade tjänsteleverantören GT Prototyper har varit i 3d-printbranschen sedan 1994. I huset med elva anställda arbetar man i huvudsak med SLA och SLS. Man har även en finishavdelning med grundfinish och avancerad ytbehandlingsteknik. Kunderna spänner över ett brett område, från uppfinnare till stora industriföretag.

Totalt använder man fem SLS-maskiner, alla från den tyska leverantören EOS. Dels tre mindre i form av en Eosint 380-modell och två uppgraderade 380-modeller, till 390, dels två större Eosint P730. 380- och 390-modellerna har en byggkammare på 340 x 340 x 620 millimeter, medan P730 har en byggkammare på 700 x 380 x 580 millimeter. Uppgraderingen av de två 380-modellerna till 390 var ganska omfattande och innebär flera fördelar, menar produktionschefen Niclas Nilsson.

– I uppgraderingen ingick en uppvärmd lins till lasern, säger Niclas Nilsson. Det är bra när man kör höga byggen för att bibehålla en jämn kvalitet på modellerna. En kall lins drar nämligen till sig damm, vilket påverkar laserns kvalitet. Sen finns det en annan recoater som är lättare att justera in för att få bättre kvalitet, plus att 390 har en annan scanner som gör att den bygger snabbare än sin föregångare.

– I våra två större P730-maskiner är det lite svårare att byta material jämfört med de mindre, så här kör vi oftast samma material, säger Niclas Nilsson. Vi producerar även större prototyper i dessa utan att dela och sammanfoga i efterhand.

När det gäller material så köper man allt av leverantören EOS. Det handlar främst om polyamid 12, som används i de stora maskinerna och polyamid 12 med glaskulor i en av de små. Tillsatsen av de små glaskulorna i polyamiden gör att slutprodukten blir något styvare, men samtidigt något sprödare. Man kör även i PP, polypropylen, då främst prototyper som ska ha någon form av gångjärnsfunktion. PP är både tåligare och böjligare än till exempel polyamid.

Ett specialmaterial, Primecast, är egentligen vanlig polystyren och det är ett material som GT Prototyper ofta använder för att göra gjutmastrar när man till exempel ska gjuta modeller i aluminium. Med en printad master gör man en gipsgjutform som sedan används i själva aluminiumgjutningen.

Publicerat av: 

Dela artikeln

Email this to someoneShare on LinkedInShare on Facebook

Kommentera

E-postadressen publiceras inte. Obligatoriska fält är märkta *