Selective Laser Sintering (SLS) 3D Baskı Teknolojisine Genel Bakış

Selective laser sintering (SLS), bir eklemeli üretim teknolojisidir ve geleneksel üretim tekniklerine kıyasla karmaşık şekilleri kolayca oluşturma kabiliyeti, daha az atık ve daha kısa üretim süreleri gibi birçok avantaj sunar. Bu teknoloji, hassasiyet ve özelleştirilebilirliğin önemli olduğu havacılık ve uzay, otomotiv ve sağlık gibi endüstrilerde uygulama alanı bulmuştur.

SLS 3D Baskı Nedir?

Selective laser sintering, toz yataklı füzyon (PBF) kategorisine aittir. SLS baskıda 3D CAD modeli temel alınarak ve yüksek güçlü bir lazer kullanılarak, küçük polimer tozu parçacıkları bir ürün olarak sinterlenir. Yüksek çözünürlüğü, yüksek verimliliği ve malzemelerin kolay bulunabilirliği sayesinde SLS teknolojisi, hızlı prototiplemeden karmaşık geometrilere sahip nihai kullanım parçalarına kadar çeşitli uygulamalar için ideal tercihtir.

SLS 3D Baskı Nasıl Çalışır?

Selective laser sintering prosesinde, karşıt yönde dönen bir düzeltme silindiri kullanılarak imalat alanına eşit şekilde yayılmış, (genellikle ~0,1 mm kalınlığında) malzeme tozu katmanlarının füzyonu gerçekleşir. Parça yapım süreci, tozun oksidasyonunu ve bozunmasını en aza indirmek için nitrojen gazı (veya herhangi bir soy gaz) dolu kapalı bir haznede uygulanır.

Adım 1 – Tozun Önceden Isıtılması

İmalat platformundaki toz, platformunun üzerinde bulunan kızılötesi ısıtıcıların yardımıyla önceden ısıtılır ve toz malzemenin ergime noktasının ve/veya camlaşma sıcaklığının hemen altında tutulur.

Adım 2 – SLS 3D ile Parçaların Yüksek Sıcaklıkta Basılması

• İnce toz tabakası oluşturulup ön ısıtılması tamamlandıktan sonra, odaklanmış bir CO2 lazer ışını toz yatağına yönlendirilir ve galvanometreler kullanılarak, CAD tasarımına bağlı olarak malzemeyi ısıyla kaynaştırıp (füzyon) kesiti katman katman oluşturacak şekilde hareket ettirilir. Bir katmanın ne kadar kalın olması gerektiğine dilimleme (slicing) yazılımı karar verir.
• Çevredeki toz gevşek olarak kalır ve sonraki katmanları destekler, böylece destek yapılarına olan ihtiyaç ortadan kalkar.
• Bir katman tamamlandıktan sonra, imalat platformu katman kalınlığına (dilimleme) bağlı olarak alçaltılır ve ters yönde dönen silindir kullanılarak yeni bir toz tabakası döşenir ve düzleştirilir.
• CO2 lazer ışını, katmanın sonraki kesitini tarar. Bu işlemler, tüm parça üretilene kadar devam eder.

Adım 3 – SLS 3D’de Parçaların Soğutulması ve Ardıl İşlemler

Son olarak, tamamlanan parçalar toz yatağından alınır ve gevşek toz temizlenir. Daha iyi bir yüzey kalitesi elde etmek veya parçanın özelliklerini iyileştirmek için ilave ardıl işlem yöntemleri (boyama, cam küre kumlama, buharlı polisaj, tamburlama) uygulanabilir.

SLS 3D Baskı için Malzemeler

Selective laser sintering technology teknolojisinde çok çeşitli termoplastik tozlar kullanılabilir. SLS için en yaygın kullanılan termoplastik tozlar arasında poliamid (Nylon), polipropilen ve termoplastik elastomerler (TPE’ler) bulunur. SLS malzemeleri iki ana kategoriye ayrılabilir:

• Sert malzemeler: PA 12 (normal, cam dolgulu, alev geciktirici, gıda sınıfı, alüminyum dolgulu), PA 11 (normal, gıda sınıfı) ve Polipropilen (PP)
• Esnek malzemeler: Flex TPU

Nylon PA 12 en popüler 3D baskı malzemelerinden biridir. Bu plastik malzeme, tokluk, çekme mukavemeti ve darbe mukavemeti gibi iyi düzeyde mekanik özelliklere sahiptir; bu nedenle SLS teknolojisinde sık kullanılan bir malzemedir.

SLS Esnek TPU

SLS Nylon PA 12 tamburlanmış yüzey

SLS Alumide® / Nylon 12 (PA 12) alüminyum dolgulu

SLS Nylon 12 alev geciktirici / PA 2241 FR

3D Baskıda SLS Teknolojisinin Avantajları

SLS; prototipleme, küçük ölçekli üretim ve ayrıca endüstri sınıfı uygulamalar için en güvenilir, hassas ve hızlı yöntemlerden biridir. Selective laser sintering teknolojisi, onu benzersiz kılan bir dizi avantaja sahiptir.

SLS Parçalarında Destek Yapılara İhtiyaç Duyulmaz

Selective laser baskı teknolojisi toz yatak füzyonu ilkesiyle çalıştığından, tasarımlarında herhangi bir destek yapısına ihtiyaç duyulmaz. Baskı sırasında, tüm boş alanlar kullanılmayan gevşek tozla dolar ve SLS baskıları kendi kendini destekler.

Bu nedenle, genellikle destek gerektiren içi boş bölgeler, çıkıntılı (overhanging) yapılar ve çok ince yapılar içeren tasarımlar, artık SLS baskı ile sorun olmaktan çıkar ve bu sayede ürün tasarımcılarına tasarım özgürlüğü için geniş bir kapsam sunar.

Destek yapılarıyla uğraşmak gerekmediği için karmaşık iç bileşenlere, kanallara sahip parçalar, tasarımdan ödün vermeden imal edilebilir. Karmaşık tasarımlar basmak için genellikle fused deposition modelling (FDM) gibi alternatifler kullanıldığında, sorun oluşturabilen çoklu parçalar halinde baskı yapmak yerine SLS, en iyi çözüm olabilir.

SLS Hızlı Bir 3D Baskı Teknolojisidir

SLS’de kullanılan polimer tozlarının sinterlenmesi için lazere çok az maruz kalması yeterli olduğundan SLS, en hızlı 3D baskı teknolojilerinden biridir. Aslında, hızın baskı çözünürlüğüne oranla ölçülmesi gerekir.

Örneğin, bir FDM yazıcısı kalın katmanlar basmak ve çözünürlükten ödün vermek üzere ayarlandığında da hızlı baskı yapabilir. SLS ile, daha yüksek baskı hızıyla çözünürlükte böyle bir ödün verilmez.

SLS Parçaları Boyama ve Renklendirme İçin Mükemmeldir

SLS 3D baskı ile elde edilen ürünler genellikle gözenekli bir yüzeye sahiptir ve bu da onları renklendirme için mükemmel kılar. Ayrıca, sıcak banyo prosesiyle boyama çok etkilidir. Yüzey gözenekli olduğundan, renkli boya verimli bir şekilde yapışır.

Renkli SLS parçaları

SLS Naylon PA 12 yeşil dye boya

SLS Naylon PA 12 kırmızı dye boya

SLS Naylon PA 12 sarı dye boya

SLS Mükemmel Mekanik Özelliklere Sahiptir

SLS parçalarında, FDM gibi alternatiflerine kıyasla çok güçlü katman yapışması gerçekleşir. Bu nedenle, SLS baskıları izotropik özelliklere sahiptir; bu da SLS 3D baskı ile üretilen bir parçanın çekme mukavemetinin, mekanik sertliğinin ve uzamasının tüm yönlerde (3 eksen) neredeyse eşit olduğu anlamına gelir.

Mükemmel mekanik özellikleri nedeniyle, SLS baskı ile üretilen parçalar genellikle tipik enjeksiyon kalıplama ile üretilen plastik parçalara alternatif olarak kullanılır. SLS baskıları ayrıca yeterli düzeyde kimyasal direnç sunar (ör. Nylon PA 12).

3D Baskıda SLS Teknolojisinin Dezavantajları

Selective Laser Sintering teknolojisinin sunduğu avantajların yanı sıra, sahip olduğu birkaç yaygın karşılaşılan dezavantajı da vardır.

SLS ile Üretilen Parçalar Gözeneklidir ve Kırılgan Bir Yapıya Sahiptir

SLS 3D baskıyla üretilen parçalar iyi düzeyde çekme mukavemetine sahip olmalarına rağmen, daha az esnektir ve kopmadan önce dayanabildikleri deformasyon daha azdır. SLS parçalarını boyama için mükemmel kılan gözeneklilik, yapısal bütünlüklerini olumsuz etkiler. Bu nedenle, SLS prosesi en çok prototipleme için kullanılır ve fonksiyonel parçaların üretiminde kullanılması önerilmez.

SLS Baskıları Yüksek Bir Çekme (Shrinkage) Oranına Sahiptir

SLS’nin çalışma mekanizmasına göre, baskı tozunun sinterlenmesi için yüksek sıcaklıklara maruz bırakılması gerekir. Toz soğumaya başladığında, büzülme (contraction) veya çekme (shrinkage) meydana gelir ve bu da boyutsal olarak hatalı bir parça ile sonuçlanır. Çekme oranı, %3 ila %4 kadar yüksek olabilir; bu da alternatiflerine kıyasla daha yüksek bir orandır.

Bu durum tasarım aşamasında dikkate alınmalı ve modelin hacmi buna göre ayarlanmalıdır. Büzülmeden kaynaklanan gerilim, keskin kenarlarda ve köşelerde de birikerek çarpılma (warping) veya bükülmeye (distortion) neden olabilir.

SLS’te Toz Malzeme Nedeniyle Daha Çok Atık Oluşur

İmalat haznesinin (odacığının) içindeki tozun, lazere en ufak bir maruz kalmada sinterlenebilmesi için önceden ısıtılması gerekir. Üretilmekte olan bir parçanın etrafındaki tozun yüksek sıcaklıkta sinterlenmesi, gevşek toz yatağındaki parçacık tanelerinin kaynaşmasına neden olabilir ve bu da tozun kalitesini olumsuz etkiler. 

Her baskıda her zaman için bir miktar kullanılmamış toz kalacağı için kaçınılmaz olarak atılması gerekecek çok fazla miktarda kullanılmamış nylon tozu birikecektir. Bu tek fark nedeniyle, selective laser sintering baskı prosesi, tozun önceden ısıtılmadığı HP multi jet fusion’a (MJF) kıyasla daha fazla atık üretir. Serbest nylon tozları aynı zamanda kendinizi korumanız gereken bir solunum riski oluşturur.

Xometry’nin SLS 3D Baskı Hizmetleri

Xometry, hem prototip hem de seri üretimde talebe özel 3D baskı projeleri için çevrimiçi selective laser sintering hizmetleri sunuyor.

Avrupa, Çin ve Türkiye genelinde 2.500’den fazla partnerden oluşan üretim ağı ile Xometry, SLS 3D baskı ile üretilen parçaları 3 gün kadar kısa bir sürede teslim edebiliyor.

CAD dosyalarınızı Xometry Anlık Fiyat Motoru’na yükleyerek, SLS 3D baskı için mevcut birçok üretim seçeneğiyle, anında fiyat teklifi alabilirsiniz.

Bookmark (0)

Close

Paylaş