3D nyomtatás különböző technológiákkal II. – az SLS eljárás

A gyakorlatban használt 3D nyomtató készülékek működésében sok minden azonos, azonban pont a különbségek és a 3D nyomtatott modellekkel szemben támasztott eltérő követelmények miatt egészen speciális feladatok elvégzésére is alkalmas eljárások alakultak ki. Mindegyik típusó 3D nyomtató – egészen a 80-as években használt LOM típusú prototípusgyártó berendezésekig – rétegről rétegre építi fel a modelleket, függetlenül attól, milyen anyagból és milyen eljárással készíti el a szilárd modellt a 3D nyomtató.

Catherine Wales divattervező white nylon anyagból SLS 3D nyomtatással készült darabjával © wired.com

Az iparban és az irodai használatban leggyakoribb 3D nyomtatók az előző bejegyzésben ismertetett FDM műanyagolvasztásos eljárást alkalmazzák, az eljárásnak azonban – főként az ipari felhasználás szempontjából – jelentős korlátai vannak. Éppen ezért inkább az otthoni 3D nyomtatás szintjén a legnépszerűbb. Mivel csak és kizárólag az extruder fejben előállítható hőre lágyuló anyagokkal képesek dolgozni, az elkészült 3D nyomtatott prototípus hőállósága is legfeljebb ennyi lehet. Mivel a beépített termisztorokkal 260 C –nál nagyobb hőmérséklet nem nagyon érhető el, az ennél magasabb olvadáspontú anyagokkal, poliamidokkal, különböző fémekkel való 3D nyomtatásra az FDM eljárás már nem alkalmas.

© Like Minded Studio

Az SLS eljárás (Selective Laser Sintering) lényege, hogy a 3D nyomtató munkafelületén a kívánt rétegvastagságban (akár 10 mikron is lehet!) a készülék elteríti a finom por állagú alapanyagot, amelyet aztán rétegről rétegre a modell geometriájával közös keresztmetszeteken lézersugárral megolvasztanak, majd megszilárdítanak. A módszer különösen nagy pontosságot tesz lehetővé, lévén, hogy a lézersugár jelentősen pontosabban pozicionálható, mint egy extruder szerszám, amely tengelyek mentén, mechanikusan mozog.

© Shapeways via Flickr

sls10

© Materialgeeza

© Shapeways via Flickr

Másik hatalmas előnye a poliamidporral történő lézeres 3D nyomtatásnak, hogy segítségével – a szomszédos részecskék nagy hőmérsékleten történő megolvasztásának és összeragasztásnak köszönhetően – a fröccsöntött darabokat megközelítő mechanikai tulajdonságokkal fog rendelkezni az így készült 3D nyomtatott prototípus. Nem véletlen, hogyaz ipari termék- és formatervezés számára a legjobban ezek a 3D nyomtatók felelnek meg, az áruk azonban meglehetősen borsos: több tízmillió forintos szekrény méretű gépekről beszélünk, amelyek nem is igazán alkalmasak irodai használatra, hiszen jelentős hőterhelést jelentenek a környezetnek.

© 3D Systems

Ami viszont érdekes lehet a közeljövőben az SLS technológiával kapcsolatban, az az árak rohamos csökkenése. Az FDM technológiával működő, irodai használatra szánt olcsó asztali 3D nyomtató készülékek ára az elmúlt öt évben több tízezer dollárról 300 dollár körüli szintre esett, amelynek legfőbb oka az volt, hogy a műanyagolvasztásos eljárást védő ipari szabadalmak körülbelül 5 évvel ezelőtt lejártak. Így a hirtelen megnövekedett verseny és az egyre növekvő kereslet hamar lenyomta a piacon a 3D nyomtatók árát. A szelektív lézer szinterezéses 3D nyomtatás technológiáját védő szabványok 2014-ben fognak lejárni, várhatóan attól fogva az SLS illetve SLA valamint DLP eljárással működő, nagyfelbontású technológiákkal működő készülékek is olcsóbbak lesznek. De ha továbbgondoljuk a helyzetet, ez azt is jelenti, hogy nagy pontosságó tárgyak, kisszériás sorozatok is sokkal gazdaságosabban készíthetőek majd el, ami bizonyosan jelentős befolyást fog gyakorolni a gyártási folyamatokra, és az iparra. Ki tudja, a végén még igazuk lesz a korai prófétáknak, és tényleg elindul valami, és tényleg nevezhetjük majd új ipari forradalomnak a 3D nyomtatás technológiáját.

© 3D Systems

A 3D nyomtató cégek, mint a Shapeways, Ponoko vagy a iMaterialise, amelyek ipari szinten, napi több száz darab megrendelt 3D modellt készítenek el, mind az SLS technológiájú gépeket részesítik előnyben. Ezek a darabok ugyanis kibírják a durva utókezelést, amelynek során a 3D nyomtatott tárgyak kövekkel és kerámiarögökkel teli rezgőtartályokban töltik a 3D nyomtatás utáni néhány órát. Ilyen léptékő termelésben, amelyet ezek a cégek végeznek, nem is lehetne szó kézi csiszolásról, a módszer azonban nem működik a különösen apró részleteken, sőt, azok gyakran elvesznek az utókezelés során.

Az SLS 3D nyomtatók piacvezető gyártója a német EOS cég, amelynek EOSint készülékei a lézertechnológiának köszönhetően már fémmel is képesek nyomtatni. Rozsdamentes acéllal, alumíniummal vagy akár titániummal történő nagyfelbontású 3D nyomtatás esetén pedig a korábbi, szubtraktív elven működő gyártási eljárásokkal szemben gyorsabb és gazdaságosabb gyártást tesz lehetővé a lézer szinterezéses módszer. Magyarországon egyetlen EOS SLS 3D nyomtató üzemel, amely a professzionális rapid prototípusgyártással foglalkozó Varinex Zrt. gépparkjának legfrissebb tagja.

sls14

Reklámok