Rola azotu w procesie druku w technologii SLS

W dynamicznie rozwijającym się świecie druku 3D, technologia Selective Laser Sintering (SLS) umożliwia produkcję skomplikowanych komponentów z materiałów proszkowych. Jednym z kluczowych aspektów podczas procesu druku 3D SLS jest rola środowiska, w którym zachodzi spiekanie. Spośród różnych czynników, atmosfera ochronna mają ogromny wpływ na osiąganie optymalnych rezutatów druku. Choć wśród osób, z którymi rozmawiam, panuje pewna świadomość konieczności używania gazów podczas procesu druku SLS, niektóre jej aspekty wciąż pozostają pod znakiem zapytania. Sprawdźmy zatem jak proces druku 3D SLS i zarządzanie azotem w tym procesie wygląda w praktyce.

Spis treści:

• Jak azot wspomaga proces druku 3D SLS? 

Rola azotu w procesie utleniania spiekanych materiałów.

• Poliamidy a drukowanie z użyciem azotu

Analiza, które materiały wymagają atmosfery ochronnej z udziałem azotu.

• Butla z azotem vs. generator azotu: Co wybrać dla Lisy X?

Porównanie zalet i wad dla korzystania z butli z azotem oraz generatorów azotu – krótki przewodnik do tego, która opcja najlepiej odpowiada Twoim potrzebom.

• Drukowanie z azotem na drukarce SLS Lisa X

Wyjaśnienie, jak wykorzystanie azotu poprawia jakość druku oraz szczegółowe dane dotyczące wymagań związanych z dostarczaniem azotu w procesie drukowania na Lisie X

• Wnioski dotyczące roli atmosfery gazów obojętnych w procesie druku SLS

Podsumowanie znaczenia atmosfery gazów obojętnych w procesie druku SLS w formie Q&A.

Jak azot wspomaga proces druku 3D SLS? 

Azot odgrywa kluczową rolę w ochronie materiałów wrażliwych na utlenianie, poprawie jakości danej części i zapewnieniu spójnej produkcji, której elementy spełnią nasze oczekiwania.

Wiemy, że proces druku 3D SLS polega na użyciu laserów do selektywnego topienia cząsteczek materiału proszkowego. To intensywne podgrzewanie sprawia, że materiał który jest podatny na utlenianie i degradację termiczną, jeśli nie jest odpowiednio chroniony. Azot, będąc gazem obojętnym, zapewnia kontrolowaną atmosferę, która minimalizuje te ryzyka.

Eliminując lub redukując obecność tlenu, pomaga utrzymać stabilność materiału przez cały proces druku. Dzięki temu spiekanie jest jednorodne, poprawiają się właściwości mechaniczne, a elementy końcowe są po prostu spójne. 

Poliamidy a drukowanie z użyciem azotu

Podczas pracy z technologią SLS ważne jest, aby wiedzieć, że nie wszystkie materiały zachowują się w ten sam sposób.  Nasz antyutleniacz jest wymagany tylko do wybranych materiałów.

Często spotykam się z pytaniem: „Czy materiał, który zamierzam wykorzystać w swojej aplikacji, wymaga w procesie druku azotu?”

Ta kwestia pojawia się zwłaszcza wśród osób zaczynających swoją przygodę z technologią SLS.
Zrozumienie, które materiały są kompatybilne z azotem, jest kluczowe nie tylko dla zapewnienia wysokiej jakości wyników druku, ale także dla poprawy efektywności procesu, minimalizacji odpadów i precyzyjnego planowania kosztów.

Jak więc rozpoznać, kiedy powinnam/powinienem używać azotu w technologii SLS? Które materiały wymagają atmosfery gazu obojętnego podczas druku?

Aby nie zagłębiać się zbytnio w chemię 🙂zalecam bezpośredni kontakt z producentem – proste i zwięzłe odpowiedzi są najlepsze.

Sinterit sugeruje stosowanie azotu podczas drukowania materiałami PA11 na Lisa X, aby utrzymać niskie utlenianie i uzyskać najlepsze właściwości mechaniczne oraz jakość powierzchni. W szerokiej ofercie PA11 – znajdują się materiały, które świetnie sprawdzają się w różnych aplikacjach, a zapewnienie im atmosfery ochronnej pozwala na uzyskanie jeszcze lepszych wyników.

Butla z azotem vs. generator azotu: Co wybrać do Lisa X?

Gdy rozmawiam z osobami zainteresowanymi wdrożeniem druku 3D w technologii SLS w firmie, często pojawia się pytanie, czy myśląc o druku z PA11 powinni wybrać butlę z azotem, czy generator azotu… To ważne pytanie, na które odpowiedź zależy od kilku czynników. Oto szybkie podsumowanie, które przygotowałem, aby pomóc Ci podjąć odpowiednią decyzję.

Butla z azotem:

Zalety:

• Łatwo dostępna i łatwa w użyciu, co czyni ją idealną do mniejszych lub okazjonalnych zleceń.
• Niższy koszt początkowy w porównaniu do generatora azotu.
• Nie wymaga instalacji ani konfiguracji.

Wady:

• Wymaga regularnej wymiany, co może zakłócać długie cykle produkcyjne.
• Przestoje związane z wymianą mogą zakłócić płynność pracy.
• Jest mniej opłacalna w przypadku dużych ilości lub długoterminowej produkcji.

Typowa butla 20L (300 bar, 5,3 m³) wystarcza na około 10 godzin druku, podczas gdy butla 40L (150 bar, 6 m³) wystarcza na około 11 godzin druku.

Generator azotu:

Zalety:

• Zapewnia ciągłe dostarczanie azotu, eliminując konieczność częstych wymian.
• Bardziej opłacalny w dłuższej perspektywie czasowej przy dużych ilościach lub długotrwałych wydrukach.
• Eliminuje przestoje związane z wymianą, zapewniając ciągłość produkcji.

Wady:

• Wyższy koszt początkowy w porównaniu do butli z azotem.
• Wymaga odpowiedniej instalacji i konserwacji.

Po zainstalowaniu generator powinien spełniać wymagania dotyczące przepływu gazu obojętnego – 10 l/min przy ciśnieniu 5 barów i utrzymywać poziom czystości azotu odpowiedni 99,5%.

Podsumowanie: Dla małej produkcji lub okazjonalnych wydruków butle z azotem często są wystarczające. Natomiast w przypadku stałej, dużej produkcji lub częstych długotrwałych wydruków, generator azotu będzie lepszym wyborem ze względu na wydajność, mniejsze przestoje i opłacalność długoterminową. Ostateczny wybór zależy od obciążenia, budżetu i długoterminowych potrzeb drukującego.

Drukowanie z azotem na drukarce SLS Lisa X

Wiemy już, że drukowanie w kontrolowanym środowisku zachowuje integralność materiału podczas spiekania, zapobiegając jego degradacji. Oto prosty przewodnik, który przygotowałem, aby pomóc Ci zaplanować użycie azotu przy drukowaniu na drukarce
Lisa X:

• Wskaźnik zużycia azotu: Lisa X zużywa około 0,51 m³/h (8,5 l/min). Przy 24-godzinnym druku będziesz potrzebować około 12,24 m³ azotu, zakładając idealne warunki bez strat. Aby uwzględnić potencjalne wahania, zaleca się użycie butli azotowej z zapasem.
• Planowanie zużycia azotu: Po zslice’owaniu projektu w Sinterit Studio możesz sprawdzić szacowany czas druku w zakładce „Slice”. Okno raportu pokaże również wymagane ilości azotu.
• Szacunkowe zużycie butli:
  • Butla 20L (300 bar, 5,3 m³) wystarcza na około 10 godzin drukowania.
  • Butla 40L (150 bar, 6 m³) wystarcza na około 11 godzin przy idealnych warunkach.
• Czystość i ciśnienie: Upewnij się, że czystość azotu wynosi co najmniej 99,5%, a zawór redukcji ciśnienia jest ustawiony na 5-6 barów.
• Korzystanie z generatora azotu: Jeśli używasz generatora azotu, upewnij się, że może on utrzymać przepływ na poziomie co najmniej 10 l/min, spełniając wymagane poziomy czystości i ciśnienia.

Wnioski dotyczące roli atmosfery gazów obojętnych w procesie druku 3D SLS

Aby sprawnie zawęzić i streścić powyższe zagadnienia, zdecydowałam się zaprezentować podsumowanie w formie Q&A; zerknijcie poniżej.

Jaka jest rola azotu w druku 3D SLS?

Azot zapobiega utlenianiu i degradacji termicznej podczas procesu spiekania, zapewniając lepszą jakość części, dokładność wymiarową i integralność materiału. Skuteczne zarządzanie azotem zapewnia płynność pracy z drukarką  i wysoką jakość wydruków na Lisie X.

Dla których materiałów zaleca się stosowanie azotu podczas druku SLS?

Sinterit zaleca użycie azotu do druku materiałami PA11 – PA11 Carbon Fiber, PA11 ESD i PA11 Onyx.

Co wybrać do procesu druku 3D SLS: butlę z azotem czy generator azotu? 

Jeśli prowadzisz dzialaność opartą z produkcją niskowolumenową, butle z azotem mogą być bardziej praktycznym i ekonomicznym rozwiązaniem. Natomiast jeśli chcesz zwiększyć skalę i usprawnić proces drukowania, generator azotu to rozsądna inwestycja długoterminowa, zapewniająca ciągłą pracę i wygodę.

Pisząc to podsumowanie, szukałam złotej myśli, którą mógłbym umieścić na końcu artykułu. Korzystając z okazji, chciałbym przemycić podziękowania dla mojej koleżanki pomagającej w twoarzeniu tego tekstu – ona wie.

Wszystkie wydruki z PA11 otrzymane w atmosferze ochronnej z użyciem azotu cieszyły się większą trwałością i lepszą jakością, żyjąc długo i szczęśliwie w swoich docelowych aplikacjach 🙂

Autor: Monika Jurek

Specjalistka ds. Obsługi Klienta z dwuletnim doświadczeniem. Pomaga firmom na całym świecie znaleźć najlepsze rozwiązania 3D, dopasowując odpowiednią technologię do ich potrzeb.