Nonostante sia una delle prime tecnologie di stampa 3D utilizzate, la SLS rappresenta ancora una delle migliori scelte per molti progetti di prototipazione e produzione in piccoli lotti. Diamo qui una breve occhiata ai suoi vantaggi e svantaggi per capire se potrebbe essere la scelta giusta.
Ma prima andiamo a comprenderne il processo in quanto questo spiega perché potrebbe essere una scelta ideale per alcuni progetti, ma per altri si potrebbe voler scegliere una tecnologia alternativa.
Il processo SLS
La macchina SLS inizia sinterizzando ciascuno strato della geometria del pezzo utilizzando il laser su un letto riscaldato di polvere a base di nylon. Dopo che lo strato viene fuso, un rullo si muove sul letto per distribuire lo strato di polvere successivo. Il processo viene ripetuto strato per strato fino al completamento della costruzione.
Vantaggi dell'uso di SLS
La SLS è affidabile, precisa e costituisce uno dei modi più veloci per produrre prototipi e piccoli lotti di pezzi. Rispetta ad altri processi presenta alcuni vantaggi distinti:
- Nessuna struttura di supporto
A differenza che in altri processi di stampa 3D, il pezzo non necessita di strutture di supporto poiché gli spazi vuoti vengono riempiti con polvere sciolta inutilizzata che rendono il pezzo autoportante.
Ciò consente la libertà di progettare spazi vuoti, elementi sporgenti e elementi molto sottili. Questo fa sì che si possano progettare pezzi con componenti o canali interni complessi senza il fastidio delle strutture di supporto . Se si necessita di un design complesso, rappresenta una buona scelta e non è necessario produrre più pezzi per raggiungere questo obiettivo.
- Produttività elevata
Il processo costituisce la più veloce tecnologia di stampa 3D in quanto i laser hanno una velocità di scansione rapida e le polveri utilizzate necessitano solo di una breve esposizione per fondere. Inoltre, è possibile disporre saldamente più pezzi nella camera a una distanza minima per sfruttare al massimo lo spazio di costruzione disponibile, in modo da ottenere più pezzi prodotti più velocemente.
- Ottime proprietà meccaniche
Il processo SLS produce un'adesione molto forte tra gli strati, pertanto i pezzi hanno buone proprietà isotropiche. Ciò significa che resistenza alla trazione, durezza e allungamento a rottura dei pezzi sono quasi uguali lungo gli assi x, y e z.
Queste proprietà fanno sì che i pezzi stampati siano spesso una valida alternativa ai pezzi stampati a iniezione, sia per la prototipazione che per la produzione in piccoli lotti. Grazie ai materiali utilizzati, generalmente nylon, i pezzi sono caratterizzati anche da una buona resistenza chimica.
- Ideali da tingere e colorare
I pezzi prodotti tramite SLS tendono ad avere una superficie porosa, il che potrebbe costituire un vantaggio o uno svantaggio a seconda dell'applicazione. Ciò significa che costituiscono una scelta eccellente se sono da tingere o colorare.
- Tempo di sviluppo del prodotto ridotto
Come tutte le tecnologie di stampa 3D, la sinterizzazione laser selettiva consente agli ingegneri di prototipare i pezzi in modo economicamente vantaggioso all'inizio del ciclo di progettazione, in quanto non necessita di utensileria e richiede una configurazione minima.
Per la produzione in piccoli lotti si può anche scegliere di utilizzare la stessa macchina per produrre pezzi per uso finale. Ciò implica che si possano testare e modificare rapidamente i prototipi nel corso di pochi giorni e passare rapidamente alla produzione.
Svantaggi della stampa SLS
Come ogni tecnologia di produzione, la SLS ha i suoi svantaggi e vi sono casi in cui potrebbe essere meglio considerare delle alternative, che si tratti di un altro processo di stampa 3D, lavorazione CNC o stampaggio a iniezione.
Probabilmente si scoprirà che alcuni degli svantaggi non rappresentano un grosso problema quando si scava un po' più a fondo, mentre altri possono essere superati attraverso la post-lavorazione.
- Meno materiali
Nella SLS non si dispone di un'ampia scelta di materiali. In Protolabs, ad esempio, offriamo PA11 e PA12, polipropilene e TPU . Riscontriamo che la maggior parte dei progetti utilizza materiali a base di nylon, o poliammidi, che sono materie plastiche di qualità ingegneristica eccellenti che possono essere utilizzate in un'ampia gamma di applicazioni.
Il nylon è anche disponibile liberamente e relativamente conveniente.
- Superficie ruvida e porosità
La stessa porosità che rende i pezzi stampati con la SLS così perfetti per la colorazione, significa anche che presentano una superficie relativamente ruvida, non sono a prova di perdite e hanno una bassa resistenza all'impatto o sono fragili.
Se questi fattori sono importanti, quindi vale la pena notare che possono essere superati utilizzando una tecnica di post-lavorazione chiamata Vapour Smoothing. Come suggerisce il nome, questo processo produce una superficie liscia, a prova di perdite e migliora anche le proprietà meccaniche come resistenza all'urto e allungamento a rottura.
- Elevato tasso di ritiro
Poiché la polvere di stampa è sottoposta a temperature elevate per la sinterizzazione, questo significa che quando inizia a raffreddarsi si ritira, il che può produrre un pezzo meno preciso dal punto di vista dimensionale rispetto ad altre tecnologie di produzione additiva. A seconda del progetto, il tasso di ritiro può raggiungere il 3-4%.
Ciò significa che è necessario tenerne conto nella progettazione e regolare il volume del pezzo di conseguenza. Lo stress causato da questa contrazione può anche deformare o distorcere gli spigoli e gli angoli.
Consulta il nostro blog “7 errori da evitare quando si progettano pezzi da stampare in 3D” per un aiuto nell'evitare questi problemi.
- Rifiuti più elevati rispetto ad altri tipi di produzione additiva
Uno dei vantaggi principali della produzione additiva è il minimo spreco di materiale con questa tecnologia. Purtroppo, la SLS produce alcuni scarti poiché la polvere nella camera viene preriscaldata in modo da sinterizzare con un'esposizione minima al laser.
Ciò può causare la parziale fusione di granelli di particelle nel letto di polvere sciolta, compromettendone la qualità per il riutilizzo. In pratica, se una parte della polvere inutilizzata può essere riciclata, una parte non lo sarà.
Tipiche applicazioni per i pezzi stampati con SLS
La sinterizzazione laser selettiva (SLS) è un processo di stampa 3D industriale ideale per la prototipazione rapida e per la produzione di pezzi funzionali. Offriamo una serie di materiali a base di nylon e un poliuretano termoplastico.
Se avete bisogno di parti altamente durevoli, resistenti al calore e agli agenti chimici, flessibili e con una buona stabilità dimensionale, è un'ottima scelta. È anche una buona opzione quando si ha bisogno di una soluzione economica per volumi più elevati di parti stampate in 3D.
Numerosi settori diversi utilizzano pezzi prodotti tramite SLS, con applicazioni comuni tra cui; maschere e dispositivi di fissaggio, alloggiamenti e incastri a scatto oltre a cerniere integrali.
A seconda delle vostre esigenze, potrebbe essere o meno la scelta giusta per il vostro prossimo progetto. Protolabs offre cinque diversi processi di produzione additiva, oltre allo stampaggio a iniezione e alla lavorazione CNC, in modo da potervi consigliare la tecnologia più adatta alle vostre esigenze specifiche.