Slik fungerer Selective Laser Sintering

Tekst:Mattias Kristiansson
PUBLISERT: 25 juni 2013
FOTO: 3D Systems

FORDYPNING: Selective laser sintering, SLS, er en additiv tilvirkningsteknikk der man benytter en laser med høy effekt, for eksempel karbondioksydlaser for å smelte sammen små partikler av materialer som plast, metall, keramikk eller glass. Metoden kallas ofte sintring på norsk etter det engelske sintering. Teknikken ble utviklet og patentert av Dr Carl Deckard ved University of Texas i Austin på midten av 1980-tallet. I dag er betegnelsen SLS et registrert varemerke fra 3D Systems.

Metoden bygger på at man deler opp et tredimensjonalt objekt i horisontale lag i en programvare. Dette kalles også at man sjikter en geometri. Sjiktene, eller lagene, ligger på mellom 0,1 og 0,15 millimeter. I de områdene som utgjør de forskjellige sjiktene genereres et raster som styrer selve laseren.

De partiklene som skal herdes av laseren helles ut i et byggekammer og danner et lag som kalles for pulverseng. Dette laget kan være tynnere eller tykkere, avhengig av hvilken oppløsning man vil oppnå. Laseren smelter deretter partiklene i et tverrsnitt på det området som er spesifisert ifølge sjiktingen. Lasereffekten er stilt inn for å smelte det aktuelle pulverlaget samt cirka 0,02 millimeter ned i det foregående laget.

Etter hvert smeltede lag senkes pulversengen ned med ett lag, hvorpå et nytt pulverlag legges ut ovenpå det foregående med en såkalt recoater. Prosessen gjentas deretter til gjenstanden er ferdig. Når sintringen er ferdig må objektet kjøles ned i maskinen. Dette kan ta alt fra en til 30 timer. Deretter «graves» objektet frem, renses, blåses og kontrollmåles.

Densiteten i de sammensmeltede partiklene avgjøres først og fremst av laserens maksimale kapasitet, ikke av eksponeringstid. Derfor benytter man oftest en pulserende laser i en SLS-basert printer. For å påskynde selve sintringen varmes pulveret i pulversengen opp til like under sitt smeltepunkt.

En av fordelene med SLS-teknikken er at man ikke trenger å produsere noen støttestrukturer. En støttestruktur er tråder eller «påler» av plast som holder et komplekst objekt på plass under printingen og benyttes ofte i ekstruderingsprintere (FDM-teknikk). Ettersom det sintrede objektet holdes på plass av inntilliggende pulver (det som ikke er sintret) så trengs ikke ekstra støtte.

Sammenliknet med andre tilvirkningsmetoder brukes SLS-teknikken oftest for fremstilling av prototyper, selv om det i enkelte tilfeller kan serieproduseres sluttprodukter. Alt fra materialer som polymerer i form av nylon og polystyren samt metaller som stål, titan og legeringer kan «sintres». Vi må likevel poengtere at overflatefinishen ikke blir like bra som teknikken SLA, stereolitografi. Derimot er det en rask teknikk.

SLS-teknikk hos GT Prototyper
Tjenesteleverandøren GT Prototyper i Ystad har vært i 3d-printbransjen siden 1994. I huset med elleve ansatte arbeider man i hovedsak med SLA og SLS. Man har dessuten en finish-avdeling med grunnfinish og avansert overflatebehandlingsteknikk. Kundene spenner over et bredt område, fra oppfinnere til store industriforetak.

Totalt benytter man fem SLS-maskiner, alle fra den tyske leverandøren EOS. Dels tre mindre i form av en Eosint 380-modell og to oppgraderte 380-modeller, til 390, dels to større Eosint P730. 380- og 390-modellene har et byggekammer på 340 x 340 x 620 millimeter, mens P730 har et byggekammer på 700 x 380 x 580 millimeter. Oppgraderingen av de to 380-modellene til 390 var ganske omfattende og innebar flere fordeler, mener produksjonssjef Niclas Nilsson.

– I oppgraderingen inngikk en oppvarmet linse til laseren, sier Niclas Nilsson. Det er bra når man kjører høye bygg for å bibeholde en jevn kvalitet på modellene. En kald linse trekker nemlig til seg støv, hvilket påvirker laserens kvalitet. Så er det en annen recoater som er lettere å justere inn for å få bedre kvalitet, pluss at 390 har en annen skanner som gjør at den bygger raskere enn sin forgjenger.

– I våre to større P730-maskiner er det litt vanskeligere å bytte materiale sammenliknet med de mindre, så her kjører vi oftest samme materiale, sier Niclas Nilsson. Vi produserer dessuten større prototyper i disse uten å dele og sammenføye i ettertid.

Når det gjelder materiale så kjøper man alt av leverandøren EOS. Det dreier seg først og fremst om polyamid 12, som brukes i de store maskinene og polyamid 12 med glasskuler i en av de små. Tilsetningen av de små glasskulene i polyamiden gjør at sluttproduktet blir noe stivere, men samtidig noe sprøere. Man kjører også i PP, polypropylen, da mest prototyper som skal ha noen form av hengselfunksjon. PP er både mer motstandsdyktig og mer bøyelig enn for eksempel polyamid.

Et spesialmateriale, Primecast, er egentlig vanlig polystyren og det er et materiale som GT Prototyper ofte bruker for å lage støpeformer når man for eksempel skal støpe modeller i aluminium. Med en printet form som utgangspunkt lager man en gipsstøpeform som så benyttes i selve aluminiumsstøpingen.

Les mer

3D print vokser kraftig viser rapport fra Protolabs

Den nye utgaven av Protolabs årlige internasjonale 3DP-trendrapport viser at 3D-printmarkedet vokser raskere enn forventet. Rapporten baserer seg på markedsinformasjon samt uttalelser fra 700 ingerniørekspertenr verden over.
sementprint

Forskning på AM med dupleks rustfritt stål

Hvordan kan dupleks rustfritt stål brukes optimalt både for lasersveising og additiv produksjon? Amir Baghdadchis fra Högskolan Väst i Sverige søkte svaret på det spørsmålet i sin doktoravhandling.
Amir-Baghdadchi-doktor-i-produktionsteknologi-1024x682

Jernbaneselskap satser på AM for reparasjoner

Det franske transportselskapet Alstom har vært tidlig ute med additiv produksjon. Nå skal teknologien også tas i bruk i Sverige gjennom en ny samarbeidsavtale.
Alstom-bergslagen

Nordens første testbed for 3D-printet betong

I slutten av april innviet forskningsinstituttet RISE et test- og demomiljø for 3D-printet betong. En unik investering som vil akselerere industriell bruk av teknologien og bane vei for en mer bærekraftig byggebransje i Sverige.
RISE-kollage-768x504

Siste nytt

3D-printede komponenter i de nye Apple Watch modellene

En rapport fra TF International Securities-analytiker Ming-Chi Kuo indikerer at nye smartklokker fra Apple Inc. vil inkludere 3D-printede metallkomponenter.
applewatch

Vinnerne i TCT Awards kåret

I forbindelse med TCT 3Sixty-messen i Birmingham ble årets utgave av TCT Awards 2024 avgjort, som fremhever bransjens beste i elleve ulike kategorier. I tillegg ble tre personer innlemmet i TCT Hall of Fame.
TCT_AWARDS_NCC_050624_KatjaOgrin_110-1024x698

Audi Sport sparer flere uker på å 3D-printe verktøy

Da den nye elbilen Audi E-Tron GT skulle lanseres, trengte Audi-fabrikken i Heilbronn, Tyskland, raskt å skaffe 200 verktøy, jigger og fiksturer. Løsning? 3D-printing og programvare for design-automatisering.
Audi-Trinckle-0H6A1913-1024x683

Inspirert til nye farger av powertools

Inspirert av fargene på powertools fra merker som Ryobi, Dewalt, Makita og Milwaukee introduserer add:north nye farger i sitt sortiment for X-PLA tråder.
addnorth_xpla-matt