Технология селективного лазерного спекания или как “напечатать” трехмерный объект (видео)
Для нас уже навсегда стали привычными лазерные и струйные принтеры, которые с легкостью позволяют нам напечатать то, что мы видим на экране нашего компьютера, но что если нам нужно “напечатать” трехмерное изображение? Как вы уже догадались, речь пойдет о 3D принтерах или тех устройствах, которые позволяют создавать трехмерные объекты.
Существует несколько технологий 3D печати, но все они используют принцип послойного создания твердого объекта. Например, в технологии лазерной стереолитографии (Laser Stereolithography, SLA) объект создается из жидкого фотополимера, затвердевающего под действием лазерного излучения, а в технологии моделирования методом наплавления (Fused Deposition Modeling, FDM) объект формируется путем послойной укладки расплавленной нити из плавкого материала. Совсем недавно появились даже такие 3D принтеры, которые могут создавать объект из нескольких материалов одновременно, например железа и пластика, а также окрашивать отдельные элементы объекта в различные цвета.
Сегодня мы рассмотрим технологию селективного лазерного спекания (SLS – Selective Laser Sintering), которая предназначается в основном для изготовления деталей со сложной структурой.
Технология SLS была впервые разработана и запатентована Карлом Декардом из Техасского Университета в Остине в 1989 году. SLS представляет собой технологию создания 3D объектов, которая использует лазер высокой мощности для соединения крохотных частицы пластика, металла, керамики или стекольной муки в структуру, представляющую желаемый трехмерный объект. Лазер выборочно сплавляет частички порошкообразного материала в двумерной рабочей зоне, получая информацию о форме путем сканирования разреза компьютерной 3D модели объекта. После того, как каждый разрез сканируется, рабочая поверхность опускается вниз ровно на один слой рабочего материала, затем новый слой материала наносится сверху разравнивающей кареткой и процесс повторяется вновь. Температура рабочей камеры поддерживается немного ниже точки плавления материала, а для предотвращения его окисления, процесс производства проходит в бескислородной среде.
3D принтеры компании Stratasys
По сравнению с другими методами аддитивного производства, SLS может производить детали с относительно широким спектром доступных на рынке порошковых материалов, в том числе из полимеров (нейлон, также наполненный стекловолокном или другими наполнителями и полистирол), металлов (сталь, титан, сплавы и композиты) и глауконитовых песков. Физический процесс может быть представлен в виде полного расплавления, частичного плавления или жидкофазного спекания. И, в зависимости от материала, плотность может быть достигнута до 100% сопоставимой с традиционными методами производства. Высокая производительность небольших объектов может быть достигнута путем их плотного размещения в рабочей зоне 3D принтера.
SLS технологии широко используется во всем мире благодаря своей способности легко и просто создавать очень сложные геометрические формы непосредственно с цифровых данных систем автоматического проектирования (САПР). В то время, как в начале цикла разработки технология в основном использовалась для создания прототипов уменьшенных деталей устройств, то сейчас она все чаще используется для производства запчастей практического применения с небольшим объемом партий. Одним из наименее ожидаемых и быстро растущих применений SLS является его использование в искусстве.
В отличие от других аддитивных процессов изготовления, таких как SLA (стереолитография) и FDM (моделирование методом наплавления), SLS не нуждается в поддержке структур в связи с тем, что части строящихся структур окружены исходным рабочим материалом на протяжении всего времени изготовления. Другим важным преимуществом SLS является то, что можно изготавливать объекты с движущимися частями за один цикл производства. Это экономит время на сборке, а также существенно сокращает расходы в создании сложных объектов по сравнению с традиционными способами изготовления.
Я думаю, что за 3D печатью находится поистине огромное будущее и если сейчас на 3D принтерах можно “печатать” обувь, которую можно носить, то я только могу представить, как разовьется эта технология через 10 лет.
