3D-utskrift av funktionella delar

Med selektiv lasersintring

Sintring är processen att applicera värme och/eller tryck för att smälta samman bitar av metall, keramik och andra material till en fast massa. Det är inget nytt. Naturen har smält samman sedimentära mineraler till skiffer och kvartsit i eoner, och människor började använda liknande metoder för att tillverka tegel och porslin för tusentals år sedan. Idag används sintring för att tillverka allt från kugghjul och vevstakar till kedjehjul och lager. Den används också för att 3D-printa delar.

Selektiv lasersintring (SLS) är en nära kusin till direkt metalllasersintring (DMLS), men bygger delar av plast snarare än metall. SLS använder en datorstyrd CO2-laser jämfört med en ND: YAG fiberlaser för DMLS, men båda "ritar" skivor av en CAD-modell i en bädd av material och smälter mikronstora partiklar av material ett lager i taget.

SLS behöver dock inga av de stödstrukturer som är typiska för DMLS, och till skillnad från stereolitografi (SL) – den tredje laserbaserade additiva tillverkningsprocessen (AM) som finns tillgänglig hos Protolabs – skapar SLS fullt funktionella delar med hjälp av nylon av teknisk kvalitet. Detta gör det till ett utmärkt sätt att skapa prototyper av formsprutade produkter, och kan till och med användas som ett lågvolymalternativ till gjutning i vissa fall.

Rotad i nylon
Som med alla additiva processer är det viktigt att förstå de många designöverväganden som gäller för SLS. En av dessa är materialet. Trots deras många användningsområden är alla SLS-delar för närvarande begränsade till nylonmaterial - samma termoplaster som används i fästelement, flakjackor, stekpannor och tusentals andra vardagliga föremål. Protolabs erbjuder sex olika material (fem olika polyamider och en TPU):

• PA 12 Smooth White/ Vapour Smooth White är ett ekonomiskt materialval för funktionella prototyper och slutanvändningsdelar. Den erbjuder hög slag- och temperaturbeständighet, är mycket hållbar och förblir stabil under en rad olika miljöförhållanden. Nylonmaterialet uppvisar en vit finish med en något grövre ytstruktur jämfört med andra nyloner.
• PA 12 Glass Filled Smooth White är ett polyamidpulver laddat med glaskulor som ger styvhet och formstabilitet. Materialet har högre värmebeständighet än ofyllda polyamider och uppvisar utmärkt beständighet under lång livslängd. På grund av glastillsatsen har den minskade slag- och draghållfasthet jämfört med andra nyloner.
• PAx Smooth Natural/ Vapour Smooth Natural är en mångsidig polyamid som kännetecknas av utmärkt seghet och flexibilitet i alla riktningar, inklusive z-planet. Materialet har stor långsiktig stabilitet och hållbarhet och kan användas för att producera både prototyper och slutanvändningsdelar. Materialet är mycket mångsidigt, så användningsområdena sträcker sig från levande gångjärn och snäppfästen till fixturer, kapslingar och ortoser.
• PA 12 Carbon Filled Smooth Black är en antracitgrå nylon som kännetecknas av extrem styvhet och hög temperaturbeständighet, i kombination med elektriska ledningsförmåga och låg vikt. Den kan användas för både funktionella prototyper och slutanvändningsdelar. Kolfiberfyllmedlet ger olika mekaniska egenskaper beroende på den övervägda treaxliga riktningen. Detta material uppvisar en god ytkvalitet och jämnare finish jämfört med andra SLS-nyloner.
• PA 12 Flex Flex Pure Black PA 12 Flex Black är en svart / antracitfärgad nylon som kännetecknas av utmärkt flexibilitet och slagtålighet. PA 12 Flex Black kombinerar positiva egenskaper hos PA12 och PP. Styrka och styvhet liknar PA 12. Töjningen är jämförbar med den för ofylld PP. Dess höga hållbarhet gör den till ett utmärkt val inte bara för prototyper utan även för slutanvändningsdelar.
• TPU-88A Pure Black är en antracitgrå nylon som kännetecknas av extrem styvhet och hög temperaturbeständighet, i kombination med elektriska ledningsförmåga och låg vikt. Den kan användas för både funktionella prototyper och slutanvändningsdelar. Kolfiberfyllmedlet ger olika mekaniska egenskaper beroende på den övervägda treaxliga riktningen. Detta material uppvisar en god ytkvalitet och jämnare finish jämfört med andra SLS-nyloner.

Hantera bygget
Dessa nylonmaterial täcker många olika applikationer. Det mesta av det SLS-material som konsumeras på Protolabs är Nylon 12, men många kunder väljer bstiffer-material (de kol- och glasfyllda varianterna) eller mer flexibla (TPU) baserat på deras unika delkrav. Det finns dock mycket mer i effektiv deldesign än materialval, och att kontrollera den inbyggda curlen och skevheten efter bygget som är vanlig med AM är av största vikt för god delkvalitet.

En stor del av denna kontroll faller på Protolabs. För att hålla delarna raka och sanna tippar våra tekniker ofta delarna något i byggkammaren. Om du till exempel designar ett fodral för ett handhållet videospel är en sammansatt lutning på 10 till 15 grader i X- och Y-axlarna under bygget förmodligen allt som behövs för att hålla väggarna fyrkantiga och lådans lock att passa smidigt. Det är viktigt att påpeka att en viss "trappstegning" kan förekomma som ett resultat av denna teknik, så det är viktigt att identifiera kosmetiska ytor när du skickar in din design till Protolabs för offert och analys.

För särskilt utmanande delar kan ribbor användas för att stärka stora, plana ytor – om din handhållna speldesign kräver ett tunt lock, kommer en bikaka eller ett schackrutigt mönster på insidan inte bara att stärka locket, utan också minska materialkostnaderna och potentiell skevhet.

Det är aldrig för tidigt att förbättra formbarheten
Många av de regler som tillämpas vid formsprutning gäller även för SLS, vilket gör det till ett bra val för delar som så småningom kommer att gjutas. Att använda hålklackar och stödben och att undvika tjocka tvärsnitt är god praxis för båda tillverkningsprocesserna. Ytterligare designöverväganden är:

• Lägga till hörnradier där väggar möts för att minska påfrestningar
• Enhetlig väggtjocklek – mellan 1,5 mm och 3,8 mm rekommenderas för att minska den inbyggda krullen och risken för skevhet
• Integrera ribbor för att minska skevhet

Där formsprutade delar kan innehålla övergjutna metallbussningar eller gängade insatser, uppnår SLS-delar jämförbar funktionalitet via värmestakeinsatser – i vårt handhållna spelexempel kan gängade insatser värmesättas som en sekundär process i varje hörn av höljet för starka monteringsändamål.

Utseende och känsla
Ytfinishen som produceras av SLS är lite grövre än andra AM-tekniker – allt från 100-250 RMS – men den fungerar fortfarande ganska bra för de flesta funktionella prototyper. Protolabs pärlblästrar också majoriteten av kundernas delar för att ta bort löst pulver och skapa en slät matt yta. Mycket tunn text är en annan sak att tänka på – eftersom den minsta funktionsstorleken med SLS är 1 mm, tenderar mycket små teckensnitt att fastna i pulver, vilket gör bokstäver och siffror mindre läsbara. Att flytta till infälld text ger bättre resultat, men är fortfarande begränsat till funktioner som inte är mindre än cirka 0,5 mm. Slutligen är SLS något mindre exakt än konkurrerande lasersintringsprocesser – där DMLS har förväntade toleranser på ±0,01 mm plus ytterligare 0,001 mm/mm på metalldelar, ±0,25 mm plus ±0,0015 mm vanligtvis kan uppnås med SLS. På väldesignade delar.

Fördelen här är att SLS har en byggram på 700 mm x 380 mm x 580 mm, vilket är mycket större än sin metalltillverkande sidekick. Och eftersom det inte finns några stödstrukturer inblandade kan hela pulverbädden utnyttjas, vilket gör det enkelt att kapsla in flera delar i en enda byggnad. Detta gör SLS till ett gediget alternativ till bearbetad plast, en logisk språngbräda till formsprutning och ett utmärkt sätt att producera funktionella nylondelar i högre volymer än vad som vanligtvis förknippas med AM.

Om du vill ha mer information om SLS kan du läsa Protolabs riktlinjer för design och kontakta oss på +46 (0) 8408 391 86 eller mail.

11/6/2024 - Industritorget

Contact information

Protolabs

08408 391 86

View homepage

Send Email

Contacts

Links

Videos

Map

Print
Send tip

Mailing address
Halesfield 8
TF74QN Telford

Visiting address
C/o The Works Medborgarplatsen 25
11872 Stockholm

Region
United Kingdom

Organization id:
5366160

Founded: Not specified
Employees: Not specified

Contacts

Links

Videos

Map

Welcome to Protolabs!

The company was founded in 1999 by Larry Lukis, a successful entrepreneur and computer geek. He wanted to radically reduce the time required to produce injection molded prototype parts.

His solution was to automate the traditional production process by developing complex software that communicated with a network of mills and presses. As a result, plastic and metal parts could be produced in a fraction of the time it had previously taken.

How we can help
Faster product development, reduced costs and optimized supply chain with 3D printing, CNC machining and injection molding enabled by technology.

Welcome to contact us!

Send rfq