lisäaineiden valmistus eli 3D-tulostus on prosessi, jossa digitaaliset mallit muutetaan kolmiulotteisiksi esineiksi. Se on kätevä ja edullinen tapa tehdä prototyyppejä sekä valmiita tuotteita, joten se on suosittu yritysten, harrastajien ja keksijöiden keskuudessa.
yksi nykyajan 3D-tulostimien käyttämistä tekniikoista on nimeltään selektiivinen lasersintraus (SLS). SLS: n aikana pienet muovi -, keramiikka-tai lasihiukkaset sulautuvat yhteen suuritehoisen laserin lämmön vaikutuksesta muodostaen kiinteän, kolmiulotteisen esineen.
SLS-prosessin kehittivät ja patentoivat 1980 — luvulla Carl Deckard — silloinen opiskelija Texasin yliopistossa-ja hänen konetekniikan professorinsa Joe Beaman.
Deckard ja Beaman olivat mukana perustamassa ensimmäistä 3D-tulostusta harjoittavaa yritystä, Desk Top Manufacturing (DTM) Corp., vuonna 1989. Vuonna 2001 DTM myytiin 3D Systemsille, joka oli aiemmin kehittänyt oman, joskin paljon erilaisen, stereolitografiana tunnetun 3D-tulostusmenetelmän.
miten se toimii: SLS
vaikka Deckard ja Beaman patentoivat selektiivisen lasersintrausprosessin, he eivät suinkaan olleet ensimmäisiä, jotka käyttivät sintrausta — prosessia, jossa jauheista luotiin esineitä atomidiffuusiolla — kolmiulotteisen kappaleen luomiseksi. Sintrausta on käytetty tuhansien vuosien ajan arkisten esineiden kuten tiilien, Posliinin ja korujen luomiseen.
kuten kaikki 3D-tulostusmenetelmät, SLS-koneella tulostettava objekti alkaa tietokoneavusteisena suunnittelutiedostona (CAD). CAD-tiedostot muunnetaan .STL-formaatti, joka voidaan ymmärtää 3D-tulostuslaitteella.
SLS: llä painetut esineet on valmistettu pulverimateriaaleista, tavallisimmin muoveista, kuten nailonista, jotka on hajotettu ohueksi kerrokseksi SLS-koneen sisällä olevan rakennusalustan päälle.
laser, jota ohjaa tietokone, joka kertoo sille, mitä kohdetta ”tulostetaan”, pulssaa alas alustalla jäljittäen esineen poikkileikkauksen jauheeseen.
laser kuumentaa jauheen joko juuri kiehumispisteensä alapuolelle (sintraus) tai kiehumispisteensä yläpuolelle (sulaminen), jolloin jauheen hiukkaset sulautuvat kiinteään muotoon.
kun alkuperäinen kerros on muodostettu, SLS-koneen alusta putoaa-yleensä alle 0,1 mm-paljastaen uuden jauhekerroksen, jonka avulla laser jäljittää ja sulautuu yhteen. Tämä prosessi jatkuu yhä uudelleen, kunnes koko esine on painettu.
kun kappale on täysin muodostunut, sen annetaan jäähtyä koneessa ennen kuin se poistetaan.
toisin kuin muut 3D-tulostusmenetelmät, SLS vaatii hyvin vähän lisätyökaluja, kun esine on tulostettu, eli objekteja ei yleensä tarvitse hioa tai muutella, kun ne tulevat ulos SLS-koneesta.
SLS ei vaadi lisätukien käyttöä pitääkseen objektin koossa sitä tulostettaessa. Tällaiset tuet ovat usein tarpeen muiden 3D-tulostusmenetelmien, kuten stereolitografian tai sulatetun laskeuman mallinnuksen kanssa, mikä tekee näistä menetelmistä aikaa VIEVÄMPIÄ kuin SLS.
What gets made
SLS-koneilla voidaan tulostaa esineitä erilaisista materiaaleista, kuten muovista, lasista, keramiikasta ja jopa metallista (tähän liittyvä prosessi tunnetaan suorana metallilasersintrauksena). Tämä tekee siitä suositun prosessin sekä prototyyppien että lopputuotteiden luomiseen.
SLS on osoittautunut erityisen hyödylliseksi teollisuudelle, joka tarvitsee vain pienen määrän korkealaatuisista materiaaleista painettuja esineitä. Yksi esimerkki tästä on ilmailu-ja avaruusteollisuus, jossa SLS: ää käytetään lentokoneiden osien prototyyppien rakentamiseen.
koska lentokoneita rakennetaan pieniä määriä ja ne ovat käytössä useita vuosia, ei ole kustannustehokasta, että yritykset valmistavat fyysisiä muotteja lentokoneen osiin. Nämä muotit olisivat liian kalliita valmistaa, ja niitä pitäisi sitten säilyttää pitkiä aikoja vahingoittumatta tai syöpymättä.
SLS: n avulla yritykset voivat luoda prototyyppejä, jotka tallennetaan digitaalisesti as .STL-tiedostoja, jotka he voivat suunnitella uudelleen tai tulostaa tarpeen mukaan.
koska SLS-koneet voivat tulostaa monenlaisia korkealaatuisia materiaaleja joustavasta muovista elintarvikekeramiikkaan, SLS on myös suosittu menetelmä räätälöityjen tuotteiden, kuten kuulolaitteiden, hammasproteesien ja proteesien 3D-tulostuksessa.
ja koska SLS: llä tulostetut esineet eivät ole muotin varassa tai vaadi lisätyökaluja, tämä valmistustapa on hyödyllinen myös kaikille, jotka haluavat tulostaa erittäin monimutkaisen tai erityisen herkän esineen.
yritykset, jotka käyttävät SLS: ää
3D Systems Inc. on yhtiö, joka useimmiten liittyy SLS tulostus Yhdysvalloissa. Yritys tulostaa tilausosia asiakkaille, mutta myy SLS-koneitaan myös liike-ja valmistuskäyttöön.
ympäri Yhdysvaltoja on myös monia yrityksiä, jotka käyttävät SLS-koneita tarjotakseen asiakkailleen laadukkaita prototyyppejä ja valmiita osia.
SLS kotona
vaikka markkinoilla on monia työpöydän 3D-tulostimia, useimmat näistä tulostimista käyttävät tulostusmenetelmää fused deposition modeling (FDM), ei SLS.
koska SLS vaatii suuritehoisten laserien käyttöä, se on usein kalliimpaa (ja mahdollisesti vaarallisempaa) kotikäyttöön. Kuitenkin, on olemassa useita peloton keksijät siellä, jotka työskentelevät omia versioita työpöydän SLS tulostimet.
Andreas Bastian, Swarthmore Collegen insinööriopiskelija, kehitti hiljattain edullisen SLS-tulostimen, joka luo vaha-ja hiiliesineitä.
ja Focus SLS-tulostin on toinen ”Kotitekoinen” SLS-kone, joka voisi tuoda tämän teknologian kuluttajien koteihin. Ohjeet Oman Focus SLS-tulostimen rakentamiseen löytyvät Thingiverse-sivustolta.
seuraa Elizabeth Palermoa Twitterissä @techEpalermo tai Google+. Seuraa LiveScience Twitterissä @livescience. Myös Facebook& Google+.
Viimeaikaiset
{{ articleName }}
