Materiały dla SLS: przewodnik

W selektywnym spiekaniu laserowym (SLS) wybór materiału odgrywa decydującą rolę w określaniu nie tylko jakości wydruku, ale także wydajności części, trwałości, wykończenia i zgodności. SLS jest wyjątkowa wśród metod produkcji addytywnej, ponieważ wykorzystuje sproszkowane tworzywa termoplastyczne, często z zaprojektowanymi dodatkami, do produkcji funkcjonalnych części bez podpór. Jako technologia fuzji w złożu proszku (PBF), SLS opiera się na kontrolowanych gradientach termicznych i precyzyjnym zachowaniu proszku, co sprawia, że dobór materiału ma kluczowe znaczenie dla powtarzalności druku i właściwości mechanicznych. Otwiera to drzwi do szerokiej gamy materiałów zoptymalizowanych pod kątem wszystkiego, od elastyczności po odporność na wysokie temperatury.

Poniżej znajduje się kompleksowe porównanie kluczowych materiałów stosowanych w druku 3D SLS, w tym popularnych polimerów, opcji elastycznych i proszków o wysokiej wydajności. Tabela ta ma na celu pomóc inżynierom, projektantom i zespołom produkcyjnym w szybkiej ocenie kompromisów i zalet każdego z nich.

Tabela porównawcza materiałów SLS

Materiał	Opis i właściwości	Kluczowe aplikacje	Plusy	Ograniczenia
PA12 (Nylon 12)	Tworzywo termoplastyczne klasy inżynieryjnej o doskonałej wytrzymałości mechanicznej i odporności chemicznej	Części funkcjonalne, obudowy, przyrządy, prototypy	Wytrzymałość, stabilność wymiarowa, dobra odporność na starzenie (umiarkowana odporność na promieniowanie UV)	Ograniczona elastyczność, kruchość pod pewnymi obciążeniami
PA11	Nylon na bazie bio-oleju rycynowego, oferuje lepszą odporność na uderzenia i elastyczność niż PA12	Artykuły sportowe, wkładki ortopedyczne, motoryzacja	Odnawialny, ciągliwy, o wysokim wydłużeniu	Nieco wyższy koszt, pochłania więcej wilgoci niż PA12
TPU	Elastyczny elastomer poliuretanowy, idealny do produkcji miękkich, gumopodobnych części	Uszczelki, materiały eksploatacyjne, amortyzatory	Elastyczny, odporny na zużycie, pochłaniający uderzenia	Wymaga precyzyjnie dostrojonych parametrów, ograniczonej szczegółowości powierzchni; zachowanie mechaniczne jest w dużym stopniu zależne od grubości ścianki, co ogranicza ultracienkie elementy.
PP (polipropylen)	Lekki, chemicznie obojętny i odporny na zmęczenie materiału	Pojemniki, zastosowania chemiczne, żywe zawiasy	Niska gęstość, doskonała odporność chemiczna	Ryzyko wypaczenia, słabsze wiązanie międzywarstwowe w porównaniu z materiałami PA
PA12 CF	Wypełniony włóknem węglowym PA12 o wysokiej sztywności i zredukowanej masie	Części konstrukcyjne, wsporniki, elementy nośne	Lekki, sztywny, stabilny termicznie	Bardziej kruchy, wysoce ścierny dla powlekaczy i sprzętu wewnętrznego
PA11 ESD	Rozpraszający ładunki elektrostatyczne PA11, stosowany w elektronice i środowiskach ATEX	Obudowy dla elektroniki, części odporne na wyładowania elektrostatyczne	Rezystywność zazwyczaj mieści się w zakresie 10⁶-10⁹ Ω i jest odpowiednia dla środowisk EPA/ESD.	Aplikacja niszowa, wyższy koszt
PA12 Smooth	Wariant PA12 zoptymalizowany pod kątem gładkich wykończeń powierzchni	Projektowanie modeli, części do użytku końcowego o atrakcyjnym wyglądzie	Świetne wykończenie prosto z drukarki	Podobny profil mechaniczny do standardowego PA12
Elastyczne PA	Zmodyfikowany nylon oferujący ograniczoną elastyczność w porównaniu z TPU, ale mocniejszy niż elastomery	Części półsztywne, zatrzaski, klipsy	Równowaga między sztywnością a elastycznością	Nie w pełni elastyczne, specyficzne dla aplikacji
PA12 z wypełnieniem szklanym	Wzmocniona włóknami szklanymi dla większej stabilności wymiarowej	Precyzyjne części mechaniczne, obudowy	Wysoka sztywność, stabilność termiczna; zwiększona dokładność wymiarowa pod obciążeniem	Większa kruchość, zwiększone zużycie maszyny ze względu na ścieralność włókna szklanego

DOWNLOAD COMPARISON TABLE (PDF)

Uwagi dotyczące obchodzenia się z proszkiem i częstotliwości odświeżania

Każdy proszek SLS zachowuje się inaczej pod względem częstotliwości odświeżania – proporcji nowego proszku, który musi zostać zmieszany ze zużytym materiałem z poprzedniego wydruku. Na przykład:

PA12 i PA11 zazwyczaj pozwalają na wysokie wskaźniki ponownego użycia (do 70-80%) przy minimalnej degradacji,

TPU może wymagać częstszej wymiany proszku ze względu na jego higroskopijny charakter,

Wzmocnione lub specjalistyczne proszki często wymagają ściślejszej kontroli procesu i niższego procentu ponownego użycia, aby zapewnić spójność. TPU ma również tendencję do zbrylania się w przypadku niewłaściwego przechowywania, co może niekorzystnie wpływać na ponowne powlekanie i powodować wady powierzchni.

Właściwe przechowywanie, przesiewanie i spójność termiczna są kluczem do utrzymania wydajności w wielu cyklach.

Wybór na podstawie aplikacji

Chociaż właściwości materiału są ważne, wybór powinien zależeć od zamierzonego przypadku użycia. Na przykład:

Warianty z wypełnieniem szklanym są świetne pod względem stabilności, ale nie tam, gdzie kluczowa jest odporność na uderzenia.
Jeśli potrzebne są części zatrzaskowe lub cienkościenne, lepiej nadają się PA11 lub TPU,
Aby uzyskać estetyczne powierzchnie z minimalną obróbką końcową, wybierz PA12 Smooth,
Jeśli celem jest wytrzymałość mechaniczna przy jednoczesnym zmniejszeniu masy, PA12 wypełniony włóknem węglowym jest idealny; dla maksymalnej sztywności, a nie udarności, lepszym rozwiązaniem może być PA12 wypełniony szkłem,

Wnioski

W druku SLS nie ma jednego uniwersalnego materiału – idealny proszek zależy od równowagi między wymaganiami mechanicznymi, wykończeniem powierzchni, zgodnością i kosztami. Niniejszy przewodnik powinien służyć jako szybki punkt odniesienia przy wyborze materiału w każdym procesie SLS, zarówno w przypadku prototypowania, produkcji małoseryjnej, jak i funkcjonalnych części końcowych.

← Poprzedni

Drewno SLS: badanie bio-wypełnionych proszków w selektywnym spiekaniu laserowym

Zobacz również