更詳細的選擇性雷射燒結技術(SLS)

在上一篇文章中，簡要介紹了選擇性激光燒結技術，並將其置於其他3D列印中。現在是時候深入挖掘SLS的細節並討論其現象了。您可能對雷射光如何精確地燒結粉末，為什麼我們利用高溫或甚至為什麼我們只能使用一種粉末材料而沒有使用其他粉末材料感到困惑。本文將為這些問題帶來答案。我們還將展示有關SLS工藝和廢粉的研究前景。

但是首先要考慮的是-讓我們快速回顧一下SLS。這是一種基於聚合物或金屬粉末在高溫下逐層燒結的3D列印技術。重塗機(The recoater)將粉末分配到打印機的工作台上，然後根據切成的模型進行燒結一層接一層向下移動，然後重複該過程，直到完成所需的列印輸出為止。

粉末及其固結一旦我們熟悉了流程本身，現在就可以仔細了解。也就是說，就機械性能而言，SLS粉末的用途廣泛，為什麼一個可以用一種粉末打印，而不能用其他粉末打印。對於粉末顆粒的固結有特殊要求。我們需要區分兩種主要的材料類別：金屬粉末和聚合物粉末。第一組主要用於汽車和航空業，而第二組則涉及原型製作，醫療目的，教育和定制元素的小批量生產。

粉末的第一個也是最重要的參數是可能發生燒結的溫度。為了描述這種現象，我們將重點介紹Sinterit產品中廣泛使用的聚合物粉末，例如聚酰胺（PA），熱塑性彈性體（TPE）和熱塑性聚氨酯（TPU）。
但是什麼是聚合物？想像一個由相同鏈接組成的很長的鏈。該鏈稱為聚合物，而鏈節稱為單體。它是通過聚合反應形成的，該聚合反應將一種化合物添加到另一種化合物中，最終形成很長的鏈。這些化合物以各種各樣的形式存在於我們周圍。塑料包裝和瓶是聚乙烯（PE），聚苯乙烯（PS）和其他聚合物。木材是纖維素和玻璃交聯有機矽的聚合物。例如在服裝行業中使用的聚酰胺，可以針對SLS技術進行調整。

因此，雖然我們知道什麼是聚合物，但我們可以區分它們的結晶形式和無定形形式。不要感到排斥-這只是術語，暗示了它們對燒結至關重要的物理狀態。前者發生在玻璃化轉變溫度和熔融溫度之間，而後者發生在玻璃化轉變溫度和流動溫度之間-通常在50-200°C之間。

通過在粉末顆粒之間形成所謂的頸部，該窗口允許顆粒擴散並增強結合過程。在調節溫度的過程中，我們需要意識到粉末中的添加劑可能會影響其相變溫度，因此我們需要注意不要徹底熔化粉末。還有一個稱為“頸”的聚結現象，發生在兩個顆粒之間，在高溫下開始結合在一起。想像一下，兩個相互接觸的球體逐漸合併成一個橢圓形-這就是熱結合。

粉末的固結是通過被粉末吸收的雷射光束以及使晶粒中的鏈聚合而形成均勻的燒結粉末層來完成的。根據上面的訊息，SLS粉末的顆粒需要具有特定的直徑，該直徑在45到90μm之間變化以達到最佳精度。

重要參數

影響SLS過程的參數範圍非常長！但是，其中一些對於列印的質量和時間更為關鍵。該清單由上述粉末的特性以及基材的化學特性組成，這對於發生粘合過程至關重要。如果利用的材料不能吸收激光的能量，我們可以將其與某些激光吸收劑混合-但是這是非常微妙的作用，必須理想地調整吸收器的比例和化學性質。
該添加劑還會影響列印輸出的機械性能以及顏色和老化。只是要將其他變量添加到方程式中，請想像您必須選擇具有特定波長的激光，並且必須調整光學器件才能進行列印。上面提到的所有參數都是學術和工業研究的重要領域。

你會意識到SLS列印印過程中幾乎每個步驟都會影響最終列印的機械性能的這一事實，因此您可以進行調整。您可以選擇硬質，軟質，橡膠和其他粉末。您可以做的一件簡單的事情就是在允許的窗口中更改打印溫度以及其他打印參數。使用Sinterit Studio 2019中的開放參數確實很容易做到。只需調節溫度即可改變機械阻力或模型質量。開放參數將在另一篇文章中討論，因此這是一個非常有趣的操作。