SLS printen
Selectief Laser Sinteren
Selective Laser Sintering is een 3d-print technologie die al bestaat sinds de jaren 80 en was onder een patent tot 2014. Sinds dan is de prijs van zo’n machines commercieel interessanter geworden en is de markt hierrond ook sterk gegroeid.
SLS werkt op hetzelfde principe van lagenbouw als FDM en SLA. Lagen worden hier opgebouwd in een poederbed. Dat wil zeggen dat ze in een vat vol poeder blijven zitten gedurende het hele print proces. Hierdoor worden alle stukken ondersteund door het omringende poeder, waardoor geen support materiaal nodig is en extreem complexe geometrieën kunnen verwezenlijkt worden.
In een poederbed printer zitten een aantal (versimpelde) onderdelen:
Belangrijke onderdelen
Poederbed
Het poederbed is waar de 3d-prints gevormd worden. Bij de start van een printbeurt is dit vat leeg, alle poeder zit voorlopig nog in de feeders. Onderaan zit een piston die omhoog en omlaag kan. Als het vat leeg is staat hij helemaal omhoog. Naarmate de print vordert zakt dit laag per laag mee, zo blijft het oppervlak van ons vat steeds gelijk met de roller en blijft de kracht van de laser ook gelijk doorheen de printbeurt. Op het einde van een print houden we het vat nog even naar beneden om geleidelijk af te koelen. Dit doen we om te voorkomen dat alle vers-geprinte stukken beginnen opkrullen door het schrikken van temperatuur.
Feeders
Wanneer de machine bijgevuld wordt, vullen we de feeders met vers materiaal. Onderaan deze vaten zit een piston die omhoog kan komen. Per laag zal dus het vers materiaal aangevoerd worden door de feederbak die omhoog komt. De roller rolt het nieuwe materiaal in een fijn laagje over het poederbed.
Roller
De roller bepaalt het oppervlak waarop we printen. Deze hangt perfect recht boven het bed en rolt kleine hoeveelheden poeder van de feeders naar het poederbed. De feeders komen omhoog en maken een hoopje poeder beschikbaar. Als de roller er over rolt neemt hij dit mee en vul hij de holte die gemaakt is door het zakken van het poederbed. Nu zou alles terug vlak moeten liggen, klaar om een volgende laag te sinteren.
Laser
Met behulp van de laser brengen we het poeder van aparte korrels samen tot een vast stuk. Om polyamide te smelten moet het een temperatuur bereiken van 215°C. Dit moet echter zo lokaal mogelijk blijven op het focuspunt van de laser, anders ziet de print er niet uit zoals we hadden bedoeld. Omdat een laser met zo’n kracht erg duur is, zijn een aantal slimmeriken op het idee gekomen de hele kamer te verwarmen tot net onder de smelttemperatuur. Zo kunnen we een minder krachtige laser gebruiken die veel minder warmte uitstraalt buiten zijn focuspunt.
Net als bij SLA wordt er hier met de laser een tekening gemaakt per laag. De laser sturen we met een set elektrisch gestuurde spiegels.
Kamer
De kamer waarin dit allemaal gebeurt (niet de 4 muren, maar de kamer van de machine) moet op een constante temperatuur van net onder het smeltpunt van polyamide gehouden worden. We mogen dit niet te snel opwarmen en afkoelen om de machine en 3d prints niet te beschadigen. In tijd neemt opwarmen en afkoelen het grootste deel van een printbeurt in beslag. Door het poeder zo lang op een hoge temperatuur te houden bestaat de kans dat het oxideert. Om dat te voorkomen brengen we de kamer ook onder een stikstofatmosfeer. Het gebrek aan zuurstof zorgt er dan voor dat oxidatie ook niet kan plaatsvinden.
De flitsen die je in de video hieronder ziet, zijn de warmtelampen die de temperatuur op het oppervlak reguleren.
Voordelen
Voordelen van SLS printen
Waarom zou u nu kiezen voor SLS en niet gaan voor FDM of SLA?
De stukken die geproduceerd worden in polyamide zijn vele malen sterker dan de stukken in FDM of SLA. Ze hebben als het ware het beste van beide andere technologieën. Een nauwkeurigheid die enkel afhangt van de korrelgrootte van het poeder dat we gebruiken om te printen (40µm), lagen die even sterk gehecht zijn in alle richtingen en onderdelen die niet broos zijn, maar extreem sterk en slagvast.
Voor complexe stukken heeft u soms zelfs geen keuze. FDM en SLA zijn afhankelijk van het ondersteuningsmateriaal dat kan gegenereerd worden onder moeilijk bereikbare plaatsen. Het poederbed ondersteunt deze altijd, waardoor het overbodig is dit materiaal te verwijderen achteraf. Fijne kenmerken komen er dus steeds perfect en onaangetast uit.