VPLIV IZDELOVALNIH PARAMETROV PRI SELEKTIVNEM LASERSKEM SINTRANJU (SLS)


EOS-3D tisk_trikotnik-kvalitata

Sočasno z razvojem 3D tiskalnikov za selektivno lasersko sintranje proizvajalci razvijajo tudi različne parametre, ki vplivajo na delovanje tiskalnikov. Ti parametri med drugim definirajo moč, hitrost in način obsevanja površine z laserjem, moč in način gretja površine, hitrosti pomikov. S tem pa parametri vplivajo na hitrost izdelave kosov in določajo mehanske lastnosti, kvaliteto površine in dimenzijsko natančnost izdelanih kosov.

Na kakovost 3D tiskanih prototipov in malih serij vplivajo različni parametri, ki vključujejo posebne nastavitve za meteriale in delovanje 3D tiskalnika.

Namen različnih parametrov je optimiranje izdelave glede na prioritete, ki jih določi uporabnik. Uporabniku je lahko najpomembnejša hitrost 3D tiskanja, ali najboljše mehanske lastnosti in kvaliteta površine. Parametri, oziroma njihov učinek pa so odvisni tudi od vrste tiskalnika (tako tipa kot proizvajalca), kot vrste materiala.

Ker so želje uporabnikov zelo raznolike in bi individualno nameščanje specialnih parametrov na 3D tiskalnike vodilo v zahtevnejše rokovanje z njimi in večjo porabo časa za pripravo strojev, so proizvajalci nastavitve posameznih parametrov združili v skupine parametrov.

Pri izboru najustreznejše skupine parametrov je v ospredju predvsem razmerje med hitrostjo tiskanja in kvaliteto 3D tiskanih izdelkov, tako mehanskih lastnosti in natančnosti, kot izgleda in gladkosti zunanjih površin.

KAKŠNE PARAMETRE UPORABLJAMO V DEPROMI?

Na 3D tiskalnikih za selektivno lasersko sintranje v Depromi uporabljamo parametre EOS PERFORMANCE.

Naš cilj je izdelovati prototipe in maloserijske izdelke najboljše kvalitete, tako z vidika mehanskih lastnosti kot natančnosti in kvalitete površine. Pri tem nismo omejeni na velikost izdelkov in hitrost izdelave. Da izpolnjujemo te zahteve na SLS tiskalnikih –  EOS Formiga P110 in EOS P396, uporabljamo parametre tipa PERFORMANCE z debelino sloja izdelave 0,10mm.

Verjamemo, da je prav kvaliteta 3D tiskanih kosov najpomembnejša za še večjo uporabnost tehnologij 3D tiska. Zlasti na področju maloserijskih končnih izdelkov so dobre mehanske lastnosti, kvaliteta površine ter natančnost in ponovljivost izdelave predpogoj za nadaljnjo ekonomsko analizo, kjer pa je poleg cene potrebno upoštevati tudi druge prednosti uvedbe 3D tiska. Te so hitra izdelava glede na potrebe, ni velikih zalog, ni stroškov orodja, mogoče so naknadne spremembe ali personalizacije izdelkov.

VRSTE PARAMETROV ZA SELEKTIVNO LASERSKO SINTRANJE

V nadaljevanju bomo podali primerjavo med različnim tipi parametrov vodilnega proizvajalca SLS tiskalnikov EOS iz Nemčije. Njihove tiskalnike uporabljamo tudi v podjetju DEPROMA. Za EOS-ove 3D printerje so za izdelavo prototipov in maloserijskih izdelkov iz materiala PA2200 (poliamid 12) v selektivnem laserskem sintranju razvite skupine parametrov, ki prehajajo od skupine z najboljšo kvaliteto površine oz. najboljšimi mehanskimi lastnostmi, preko vmesnih – kompromisnih skupin, do skupine z največjo hitrostjo izdelave.

Primerjalna tabela parametrov in njihov vpliv na kvaliteto in hitrost 3D tiskanja prototipov in malih serij

Vir: EOS internetna stran

Top Quality

»Top Quality« je skupina parametrov, namenjena izdelavi majhnih do srednje velikih izdelkov z izredno drobnimi, občutljivimi geometrijami ter najvišjimi zahtevami glede kvalitete površine. Debelina sloja 60 mm predstavlja že debelino granulata plastičnega prahu, ki se danes uporablja v proizvodnji 3D tiska. Zaradi majhne debeline sloja je pri poševninah stopničasta struktura skoraj nevidna.

Performance

Ta skupina parametrov v ospredje postavlja dobre mehanske lastnosti. »Performance« ima najvišjo stopnjo izotropične trdnosti (trdost v vseh treh prostorskih smereh) in togosti ter visoko odpornost na lome. Z debelino sloja 100 mm pa dosega visoko kakovost površine in veliko ločljivost detajlov. Hitrost izdelave pri teh parametrih ni ključna. Čas izdelave se namreč, zaradi poudarka na kvaliteti površine in odličnih mehanskih lastnosti, podaljša.

Uporablja se za prototipe in maloserijske izdelke, ki so podvrženi velikim obremenitvam, ki delujejo v vseh treh prostorskih smereh, ter za kose, ki zahtevajo veliko trdnost in imajo visoke zahteve glede mehanskih lastnosti. Zaradi majhne debeline sloja je zelo uporaben tudi za tiskanje izdelkov, ki zahtevajo dobro kvaliteto površine in natančnost ter se ponašajo z razgibano površino in detajli.

Balance

Debelina sloja je 120 mm.  Za skupino parametrov »Balance« je značilno uravnoteženo razmerje med hitrostjo izdelave, produktivnostjo in  proizvodnimi stroški na eni strani ter mehanskimi lastnostmi, kakovostjo površine in natančnostjo na drugi strani.

»Balance« je najbolj splošno uporabna skupina parametrov, saj poleg relativno hitre izdelave, zagotavlja dobro kvaliteto površin in dobre mehanske lastnosti. Uporablja se za izdelke različnih velikosti ter raznolikih geometrijskih oblik.

Speed

Skupina parametrov »Speed« zagotavlja boljšo kakovost površin kot »Top Speed« in nižje stroške izdelave kot »Balance«. Hitrost in produktivnost izdelave sta še vedno zelo visoka. Debelina sloja nanosa znaša 150 mm.

Top Speed

»Top Speed« je kombinacija, oziroma skupina parametrov, ki ponuja  najkrajši čas izdelave in s tem največjo produktivnost ter najmanjše stroške med vsemi skupinami parametrov.

Debelina sloja, ki ga v procesu 3D tiskanja tiskalnik nanaša, v »Top Speed« skupini parametrov znaša 180 mm. Primeren je predvsem za velike kose z debelimi stenami, kjer mehanske lastnosti kosov niso ključne.