O que é impressão 3D de sinterização seletiva a laser (SLS)

A sinterização seletiva a laser ou impressão 3D SLS é uma tecnologia popular usada por muitas empresas, amadores e inventores que desejam peças impressas em 3D de qualidade. O processo envolve o uso de um feixe de laser controlado pelo modelo CAD para fundir o material em pó, que produz um modelo impresso em 3D.

A impressão SLS é única. No entanto, requer um maior conhecimento e compreensão para melhor utilização. Este artigo responderá à pergunta o que é sinterização seletiva a laser, introduzindo o conceito de impressão 3D SLS. Em seguida, discutirá o processo e como você pode aplicá-lo ao seu projeto. Leia!

Visão geral:o que é impressão SLS?

A impressão SLS é uma tecnologia que envolve a fusão de materiais em pó usando um laser para formar um modelo 3D rígido. A maioria das empresas prefere devido à sua alta precisão e adequação para fazer produtos geometricamente complexos.

Breve história da impressão SLS

Carl Deckard e Joe Beaman, estudante e professor de Engenharia Mecânica da Universidade do Texas, desenvolveram a tecnologia SLS AM. O método é uma tecnologia de fusão em leito de pó (ou seja, envolve o uso de energia térmica para fundir seletivamente regiões de um leito de pó) e foi patenteado em 1980.

Devido à melhoria maciça no método, é adequado para muitos materiais, como plásticos, cerâmica e vidro. Consequentemente, tem uma adoção generalizada como estereolitografia e processo de modelagem de deposição fundida, embora seja caro e complexo.

Como funciona a impressão 3D SLS?

A impressão 3D SLS é uma tecnologia exclusiva conhecida pela exatidão, precisão e qualidade de peças impressas em 3D. Abaixo segue um passo a passo de como funciona:

Preparar arquivos CAD

Projete um arquivo CAD usando o software CAD e exporte-o em um formato de arquivo imprimível em 3D (por exemplo, OBJ ou STL). Especifique as configurações de impressão, orientação e disposição dos modelos, estimativas de tempos de impressão e fatiamento. Após preparar os arquivos CAD, envie as instruções para a impressora.

Prepare a impressora

A preparação da impressora 3D depende do tipo de impressora que você está usando. Você pode precisar de treinamento extensivo para impressoras 3D SLS tradicionais para prepará-las. Para uma impressora SLS de bancada, você tem algo simples e eficiente.

Impressão

O operador deposita o material em pó na plataforma (cama de pó) localizada na câmara de construção. A impressora 3D SLS então sinteriza o pó usando o laser em partes específicas da plataforma sob o controle do projeto CAD.

Isso cria a parte sólida impressa em 3D em uma massa de materiais em pó não fundidos. Após a fusão, a plataforma desce uma camada até a câmara de construção e o processo se repete.

Resfriando

A câmara de construção esfria lentamente dentro e fora do gabinete de impressão para garantir o desempenho mecânico ideal do modelo 3D.

Pós-processamento

O operador remove a peça acabada da câmara de construção e a separa dos materiais em pó não fundidos. Os materiais em pó não fundidos são recicláveis ​​e o modelo impresso em 3D pode ser submetido a processos de pós-processamento.

Vantagens da impressão SLS

A impressão 3D SLS é uma tecnologia popular em vários setores com base em suas vantagens. Abaixo estão algumas vantagens do processo.

Não há necessidade de estruturas de suporte

O SLS não requer estruturas de suporte especializadas, ao contrário de outros processos de manufatura aditiva, por exemplo, estereolitografia (SLA) e modelagem de deposição fundida (FDM). Isso ocorre devido ao pó não sinterizado que está presente durante a impressão.

Capacidade de fazer designs complexos

Devido à estrutura de suporte, a impressão 3D SLS é adequada para fazer projetos de alta complexidade. Com a tecnologia, os designers podem explorar e desencadear diferentes possibilidades de design não possíveis com o processo tradicional. Outra vantagem exclusiva do SLS em termos de design é que o designer pode consolidar montagens complexas que exigem várias peças em uma.

Alta produtividade

A impressão 3D SLS é uma das tecnologias de manufatura aditiva mais rápidas, sem perda de funcionalidade da peça acabada. Comparado aos métodos de deposição de camadas, como FDM, o processo também é muito preciso.

A produtividade é alta devido à maximização do espaço de construção da impressora 3D que permite trabalhar com várias peças. Isso também será o tempo de pós-processamento.

Custo competitivo por peça

O custo por parte do uso de um processo só é possível após a contabilização dos custos de propriedade do equipamento, material e mão de obra. A impressão 3D SLS tem um custo menor por peça devido ao seguinte

• Pode produzir mais peças durante toda a sua vida útil.
• Ele minimiza o desperdício de materiais em pó de sinterização a laser, pois os materiais não sinterizados são recicláveis.
• Há automação em seu fluxo de trabalho, o que reduz erros humanos e melhora a produtividade.

Fácil modificação do design

A impressão SLS permite fácil modificação do design. Portanto, os designers podem fazer protótipos e peças de uso final usando a mesma máquina e materiais. Essa facilidade de modificação garante menor custo e consumo de tempo, diferentemente dos processos tradicionais.

Desvantagens da impressão SLS

Embora a manufatura aditiva SLS seja popular entre várias indústrias, ela também tem desvantagens. Abaixo estão alguns que você precisa observar:

Limitação de matéria-prima

O é uma restrição sobre os tipos de materiais adequados para SLS AM. A tecnologia é adequada para polímeros plásticos, cerâmica e vidro, sendo o nylon o mais comum. Portanto, para aqueles que valorizam as vantagens do SLS, a limitação de matéria-prima pode ser restritiva.

Fatores de saúde

A matéria-prima utilizada na impressão SLS é em pó e pode ser inalada se não houver cuidado. Isso pode levar a várias condições de saúde, como asma e câncer. Além disso, os fabricantes têm que gastar muito para garantir que os operadores se enfeitam com o uso de luvas, uma máscara de filtro de ar e outra cobertura corporal adequada.

Custo das impressoras SLS

Geralmente, as impressoras SLS têm um custo alto. Embora a impressora SLS de bancada seja mais barata que as tradicionais, o preço é alto em comparação com outras tecnologias como SLA e FDM.

Pós-processamento difícil

As peças impressas em 3D SLS têm uma textura áspera e são aplicáveis ​​para fins mecânicos e de teste. Seu design e textura complexos dificultam a escolha do método de pós-processamento correto. Por exemplo, o tingimento é preferível à pintura devido à sua facilidade de operação. No entanto, o tingimento também pode aumentar a dimensão da peça, tornando-a inadequada para produtos de acabamento onde a dimensão deveria estar intacta.

Materiais de Sinterização Seletiva a Laser

Os materiais SLS são sempre em pó e incluem polímeros plásticos, cerâmica e vidro. Dos muitos materiais, poliamidas/nylons são os mais comuns devido ao seu comportamento ideal de sinterização e propriedades mecânicas (por exemplo, durabilidade, estabilidade ambiental e resistência ao impacto). Muitas variantes são usadas na impressão SLS, cada uma adequada para diferentes indústrias. Abaixo estão as variantes que você pode aplicar ao seu projeto.

Nylon 11

Nylon 11 é feito de óleo de rícino. Tem maior ductilidade, flexibilidade, força, resistência ao impacto, resistência química, baixa absorção e desgaste. Consequentemente, é ideal para fazer peças que requerem uma dobradiça viva, por exemplo, gabaritos e acessórios, encaixes, clipes e dobradiças.

Nylon 12

O nylon 12 é o material de impressão 3D SLS mais comum, conhecido por sua versatilidade, alto impacto e resistência à temperatura, durabilidade e estabilidade sob várias condições ambientais. Também possui ótimos detalhes e precisão dimensional, tornando-o o material certo na prototipagem de alto desempenho. Também é rígido e resistente, mas é ligeiramente mais áspero do que outros nylons e é aplicável na fabricação de gabaritos, acessórios e ferramentas permanentes.

Nylon 12 GF

Nylon 12 GF é um material de impressão 3D SLS composto com enchimento de vidro. Possui excelente rigidez mecânica, estabilidade dimensional superior, estabilidade térmica e um bom acabamento superficial tornando-o adequado para diversos ambientes industriais.

Náilon com enchimento de alumínio

O Nylon Preenchido com Alumínio é indicado para peças com alto brilho metálico. Devido à parte de alumínio, é rígido e possui alta condutividade térmica. No entanto, não é eletricamente condutor. O material é adequado para ferramentas e acessórios rápidos.

Náilon preenchido com fibra de carbono (PA-FR)

O nylon preenchido com fibra de carbono é um material conhecido por sua rigidez e baixo peso. É adequado para tornar os produtos aplicáveis ​​em altas temperaturas elevadas ou situações de alto desempenho. Isso inclui a fabricação de equipamentos esportivos, ferramentas rápidas, drones e corridas.

Opções de pós-processamento de impressão SLS

Após a impressão, você pode usar diretamente as peças impressas em 3D SLS. No entanto, você também pode submeter as peças impressas a outras opções de pós-processamento para melhor estética ou funcionalidade. As opções comuns de pós-processamento incluem:

Jato de esferas

O jateamento de esferas é um método comum de pós-processamento que envolve a propulsão de materiais abrasivos contra uma superfície. Os materiais envolvidos são “grânulos” de vidro ou plástico adequados para obter uma superfície lisa ou rebarbar a superfície do material. Há uma ligeira mudança na dimensão da peça em sujeição ao jateamento de esferas. Consequentemente, não é adequado para peças onde os detalhes são importantes.

Polimento

O polimento é outro método de pós-processamento para obter uma peça impressa em 3D com uma superfície lisa e brilhante. Envolve a limpeza da superfície e a aplicação de um tratamento químico. O polimento é mais importante na estética. Por exemplo, a indústria automotiva o utiliza para obter uma reflexão especular significativa.

Eletrogalvanização

A galvanoplastia é um processo que envolve o revestimento da peça sinterizada usando outro metal por meio de uma configuração eletroquímica. Aqui, a parte sinterizada é o cátodo, enquanto o metal de revestimento é o ânodo. Ambos são imersos em uma solução e ao passar uma corrente contínua, o metal reveste a peça sinterizada. As peças impressas em 3D submetidas a galvanoplastia tornam-se eletricamente condutoras com resistência e funcionalidade aprimoradas. Dependendo do material usado para o revestimento, também pode se tornar esteticamente atraente.

Tingimento

O tingimento envolve a aplicação de corantes ou pigmentos na peça impressa em 3D para obter estética. A parte impressa é limpa e imersa em um recipiente de corante. Dependendo dos tipos de corantes, você pode precisar de um adesivo. O tingimento leva a uma cobertura total da superfície interna e externa e penetra na peça até uma profundidade. Quando usado, pode aumentar a dimensão da peça, tornando-o inadequado para produtos que exigem manter a dimensão da peça sob controle.

Pintura

A pintura envolve a aplicação de várias substâncias, como pigmento, tinta ou cor, a uma peça impressa em 3D. As peças impressas em SLS 3D podem ser pintadas com resistência ao desgaste, dureza da superfície, estanqueidade à água e marcas de limite e manchas. A pintura também aumenta a dimensão da peça. Portanto, pode ser inadequado para produtos que exigem manter a dimensão da peça sob controle.

Tipos de impressoras SLS

Todas as impressoras SLS funcionam com base nos procedimentos destacados anteriormente. No entanto, existem diferenças com base no tipo de laser, volume de construção e design 3D. Existem muitos tipos de impressoras SLS no mercado. No entanto, eles são divididos principalmente em duas categorias, a saber:

· Impressoras 3D tradicionais de sinterização seletiva a laser

As impressoras 3D SLS tradicionais são as impressoras certas para escritórios de serviços e grandes empresas devido ao seu alto preço e alto volume de construção. Eles usam um ou vários lasers de alta potência para sinterização e requerem um ambiente inerte para evitar a oxidação e degradação do material em pó.

As impressoras 3D SLS tradicionais ocupam uma grande quantidade de espaço, com a menor ocupando cerca de 10 m² de espaço. Eles também têm um custo alto, com preço inicial em torno de US $ 100.000. Consequentemente, eles não são acessíveis por muitas empresas.

· Impressoras industriais de sinterização a laser seletiva de bancada

As impressoras SLS industriais de bancada são diferentes das tradicionais, pois há uma compensação em sua capacidade. As compensações podem ser qualidade de peça inferior e fluxos de trabalho manuais complexos, o que afetará seu uso em configurações industriais e de produção. Eles têm um tamanho pequeno em comparação com as impressoras tradicionais, mas com um volume de construção menor. No entanto, eles produzem peças de alta qualidade.

Aplicações industriais da impressão SLS

A impressão 3D SLS é um processo comum usado no desenvolvimento de produtos em muitas indústrias. Abaixo estão algumas indústrias que utilizam a tecnologia e exemplos de suas aplicações industriais.

· Indústria Aeroespacial

Algumas peças usadas na indústria aeroespacial são comumente fabricadas pela tecnologia de impressão 3D SLS. Companhias aéreas como a Emirates usam a tecnologia para fabricar peças internas de aeronaves e componentes de cabine, como coberturas de monitoramento de vídeo e grades de ventilação

· Indústria automotiva

A tecnologia de impressão SLS permite inovação na indústria automotiva. Por exemplo, os projetistas de carros podem melhorar os projetos dos carros a uma velocidade melhor do que outras tecnologias tradicionais no automobilismo. Isso é visto na forma como a Alfa Romeo aproveita a impressão 3D SLS no desenvolvimento aerodinâmico de seus carros.

· Indústria de consumo

A indústria de consumo também usa a impressão SLS na fabricação de vários produtos. Por exemplo, a empresa de consumo de luxo Chanel usa a tecnologia SLS na fabricação de pincéis de rímel. Com a tecnologia, a Chanel conseguiu otimizar o design do pincel de rímel.

Outras aplicações incluem o uso em produtos de calçados onde empresas como a Adidas utilizam a tecnologia para produzir palmilhas e sandálias personalizadas.

· Saúde

A impressão 3D SLS produz peças conhecidas por maior rigidez, uma propriedade comum necessária no setor de saúde. Aqui, ele é adequado para a fabricação interna de dispositivos médicos específicos para pacientes prontos para uso. Estes incluem próteses e órteses (ou seja, substituições de membros + suspensórios) e modelos e ferramentas cirúrgicas.

RapidDirect – Impressão SLS Serviço

A sinterização seletiva a laser é popular entre muitas indústrias com base na precisão, exatidão, produtividade entre outros benefícios. Dominar a tecnologia só pode vir com uma mente amante da pesquisa. Portanto, o artigo introduziu o conceito da forma mais simples possível. O método é direto; no entanto, a terceirização para o serviço certo é a abordagem certa para experimentar o melhor processo seletivo de sinterização a laser.

O serviço de impressão RapidDirect SLS é um dos melhores serviços SLS que você pode encontrar. Com nossa equipe de engenheiros experientes na tecnologia, você tem mais chances de ter um projeto sem problemas e com qualidade garantida.

Somos uma empresa certificada ISO 9001:2015 com recursos para fabricar peças de alta qualidade usando SLS. Ao terceirizar para nós, você desfruta de um prazo de entrega rápido, cotação e análise de DfM assim que você carrega seu arquivo de design.

Perguntas frequentes

Posso usar impressão SLS para baixa produção?
Sim, você pode usar a impressão 3D SLS para tiragens de baixa produção. Atualmente, é uma alternativa à moldagem por injeção para tiragens de baixa produção. Aqui, a tecnologia é adequada para a fabricação de peças com formas e geometrias complexas.
Posso usar a impressão SLS para prototipagem rápida?
Sim, você pode usar a impressão 3D SLS para prototipar polímeros funcionais rapidamente. É melhor do que outras técnicas, como FDM e SLA, devido ao seu alto grau de liberdade de design e precisão. Consequentemente, as peças feitas com a tecnologia apresentam propriedades mecânicas boas e consistentes.
Qual ​​é a diferença entre SLS e SLM?
A impressão SLS e a impressão SLM são duas tecnologias populares de impressão 3D com propriedades e funções exclusivas. O SLS envolve o uso de um laser para fundir o material em pó, elevando os materiais a uma temperatura abaixo do ponto de fusão. É compatível com polímeros plásticos como nylon, vidro e cerâmica. Por outro lado, o SLM funde materiais em pó elevando-os ao seu ponto de fusão. É adequado para materiais metálicos.
Qual ​​é a principal desvantagem de ter uma impressora 3D SLS?
A principal desvantagem que os fabricantes enfrentam ao usar o processo é a limitação de matérias-primas. Atualmente, o método é adequado apenas para polímeros plásticos como PA-11, PA-12, PEEK. Portanto, o processo e seus benefícios não são adequados para outros materiais, como metais, que são mais comuns na fabricação.