Dominando a impressão 3D SLS:técnicas, materiais e aplicações do mundo real

A sinterização seletiva a laser (SLS) é uma tecnologia revolucionária de fabricação aditiva (impressão 3D) que transformou a forma como as peças são projetadas e produzidas. A SLS cria peças por meio de um poderoso laser que sinteriza metodicamente pós termoplásticos para construir peças por camadas sucessivas. Peças plásticas complexas, como aquelas com recortes e características internas, que são difíceis de produzir com outros métodos de fabricação, podem ser facilmente fabricadas por impressão 3D SLS com pouco (ou nenhum) pós-processamento necessário. Além disso, uma ampla variedade de materiais termoplásticos, como náilon, polipropileno e uretano termoplástico, podem ser usados ​​com o processo SLS. Como método de fabricação aditiva (AM), o SLS simplificou o desenvolvimento de produtos e os processos de prototipagem, mas também levou a uma mudança de paradigma na forma como as peças são produzidas para lotes pequenos e médios.

O que é impressão 3D por sinterização seletiva a laser?

A sinterização seletiva a laser (SLS) é uma tecnologia de impressão 3D PBF. Essa tecnologia utiliza um laser para sinterizar partículas de plástico, camada por camada, até que a peça impressa em 3D esteja completa. O SLS normalmente funciona com plásticos e não requer estruturas de suporte, pois o próprio pó fornece suporte suficiente. 

A sinterização seletiva a laser funciona primeiro distribuindo uma fina camada de partículas de plástico na placa de base, que é aquecida logo abaixo da temperatura de fusão do plástico. Esse plástico é distribuído por um repintador que deposita uma camada de material na espessura desejada. Um laser é então direcionado para um espelho de varredura para traçar a seção transversal da peça e sinterizar as partículas. Após a conclusão de uma camada, a base de impressão desce e outra camada de pó é depositada sobre a anterior. O processo se repete até que a peça esteja completa.

Porta-canetas feito com impressão SLS

Como funciona a impressão 3D por sinterização seletiva a laser?

A sinterização seletiva a laser funciona primeiro distribuindo uma fina camada de partículas de plástico na placa de base, que é aquecida logo abaixo da temperatura de fusão do plástico. Esse plástico é distribuído por um repintador que deposita uma camada de material na espessura desejada. Um laser é então direcionado para um espelho de varredura para traçar a seção transversal da peça e sinterizar as partículas. Após a conclusão de uma camada, a base de impressão desce e outra camada de pó é depositada sobre a anterior. O processo se repete até que a peça esteja completa.

Quais são os prós e os contras do SLS?

A Tabela 1 abaixo lista os prós e contras da tecnologia de impressora 3D SLS:

Tabela 1:Prós e Contras do SLS
Prós Contras
Prós

As peças SLS não precisam de material de suporte, pois o próprio pó suporta o material. Isto facilita a impressão de volumes internos, desde que haja um caminho para o pó ser drenado após a impressão.

Contras

SLS tem uma gama relativamente limitada de materiais disponíveis quando comparado a outras tecnologias como FDM (Fused Deposition Modeling). Nylon, poliestireno e TPU são materiais possíveis para SLS, sendo o náilon o mais comumente usado.  

Prós

Embora o SLS geralmente use náilon branco, preto ou cinza, as peças podem ser tingidas após a impressão em várias cores diferentes.

Contras

As peças SLS são porosas, pois as partículas plásticas individuais não são completamente fundidas em uma massa homogênea, mas são sinterizadas nas extremidades das partículas, deixando vazios entre elas.

Prós

As peças SLS podem ter recursos muito finos e altamente detalhados. Essa saída se deve ao fato do ponto focal do laser ser muito pequeno; recursos tão pequenos quanto 0,75 mm podem ser impressos. 

Contras

Apenas 50% do pó não utilizado durante a impressão pode ser reciclado. Isto significa que, com o tempo, algum material deve ser descartado, tornando o SLS relativamente um desperdício quando comparado a outras tecnologias como FDM ou SLA (estereolitografia).

Prós

A impressão SLS é muito rápida quando comparada a tecnologias como FDM e até mesmo SLA, pois cada camada pode ser sinterizada quase instantaneamente. 

Contras

A tecnologia de impressão SLS é cara em comparação com SLA e FDM, cujas tecnologias principais não são tão especializadas – pois precisa de um laser para sinterizar o material.

Quais são os materiais de impressão SLS?

O SLS tem um número limitado de materiais disponíveis, sendo o náilon o mais comumente usado. Listados abaixo estão os vários materiais disponíveis:

1. Nylon/PA11: Este material é resistente, com boa resistência ao impacto. O PA11 tem maior resistência à temperatura do que o PA12 e pode sofrer níveis mais elevados de deformação antes de quebrar quando comparado ao PA12.
2. Nylon/PA12: Este material é rígido, de alta resistência, boa resistência química e biocompatível. PA12 possui menor resistência térmica quando comparado ao PA11. PA12 é o material mais comumente usado na impressão SLS. 
3. Nylon preenchido: PA11 e PA12 podem ter suas propriedades modificadas com a inclusão de cargas como vidro e fibra de carbono que melhoram as propriedades térmicas e mecânicas. 
4. Poliestireno moldável: Este material foi projetado para ser usado como peça principal para moldagem a vácuo e fundição em areia. Possui baixa tenacidade e baixo ponto de fusão e não se destina a peças funcionais.
5. Elastômero TPU: Este material possui flexibilidade semelhante à borracha, com boa tenacidade e resistência à abrasão. Também pode ser modificado para ter diferentes durezas na escala Shore A. 

A beleza por trás disso é que você é capaz de construir peças sem suporte. Os métodos tradicionais de impressão 3D geralmente possuem uma estrutura de suporte para qualquer recurso saliente. SLS é um pouco mais direto. É como uma caça ao tesouro. Você encontra suas peças dentro e basicamente consegue limpá-las.

Greg Paulsen

Diretor, Engenharia de Aplicações

Quais são as peças principais de uma impressora 3D SLS?

As diferentes partes de uma impressora 3D SLS estão listadas abaixo:

1. Laser: O laser (normalmente um laser de CO2) é usado para sinterizar as partículas de plástico umas nas outras. O laser é direcionado usando um espelho de varredura que direciona o laser para traçar a seção transversal da camada.
2. Sistema de entrega de materiais: O sistema de entrega de material armazena todo o pó. À medida que a peça é construída, esse mecanismo fornece material para o repintador.
3. Repintador: O repintador arrasta o material do sistema de distribuição de pó e o coloca na base de impressão/camadas anteriores.
4. Cama de impressão: A base de impressão desce à medida que a peça é impressa, normalmente entre 50 e 200 mícrons por camada, dependendo da resolução necessária. Uma fina camada de plástico é colocada na base de impressão para cada nova camada de peça pelo repintador.
5. Aquecedores: Os aquecedores mantêm o volume de construção a uma temperatura elevada para auxiliar no processo de sinterização, reduzindo a energia necessária ao laser para sinterizar o pó.

Diagrama de impressão 3D SLS

Quais são as melhores resinas SLS para impressão 3D?

A SLS possui uma gama limitada de materiais de impressão 3D; no entanto, os melhores deles estão listados abaixo:

1. PA12 (náilon): O PA12 oferece uma boa variedade de propriedades de resistência mecânica, térmica e química, tornando-o o material ideal para uma ampla gama de aplicações. PA12 é o material mais comumente usado para impressão SLS.
2. PA12CF (náilon): O náilon preenchido com carbono melhora significativamente a rigidez, a resistência e a dureza do náilon base e pode permitir a criação de peças de alto desempenho com uma excelente relação resistência-peso.
3. Elastômero TPU: O elastômero TPU permite a criação de peças flexíveis com boa resistência à abrasão e tenacidade. 

Perguntas frequentes sobre impressão 3D SLS

Como a impressão 3D SLS é usada na indústria médica?

A impressão 3D SLS é usada para próteses de ajuste personalizado com base em digitalizações 3D do corpo de um paciente. A impressão 3D SLS também é usada para criar modelos de referência específicos do paciente com base em digitalizações 3D para planejamento de procedimentos cirúrgicos.

Como a impressão 3D SLS é usada na indústria joalheira?

A impressão 3D SLS é usada para criar modelos altamente detalhados que não são possíveis usando outros métodos. Esses modelos são usados ​​para criar moldes de fundição. Especificamente, materiais como o poliestireno podem ser impressos e usados ​​para criar moldes para fundição de metais preciosos. 

As impressoras SLS são capazes de produzir peças grandes e detalhadas?

Sim, as impressoras SLS possuem grandes volumes de construção que podem acomodar peças de tamanho considerável. O uso de um laser de precisão ainda permite que detalhes finos sejam incorporados em peças muito grandes.

Qual é a diferença entre SLS e SLA?

SLS (sinterização seletiva a laser) utiliza um laser para sinterizar partículas de plástico, enquanto SLA (estereolitografia) usa um laser para curar seletivamente um fotopolímero líquido. Ambas as tecnologias podem produzir peças altamente detalhadas e as suas velocidades de impressão são comparáveis. 

Resumo

A Xometry oferece uma ampla gama de recursos de fabricação, incluindo impressão SLS 3D, usinagem CNC, moldagem por injeção, corte a laser e fabricação de chapas metálicas. Obtenha sua cotação instantânea hoje.

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Dean McClements

Dean McClements é graduado em Engenharia Mecânica com mais de duas décadas de experiência na indústria de manufatura. Sua jornada profissional inclui funções significativas em empresas líderes como Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace e Hyster-Yale, onde desenvolveu um profundo conhecimento de processos e inovações de engenharia.

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