additiv tillverkning, eller 3D-utskrift, är processen att förvandla digitala mönster till tredimensionella objekt. Det är ett bekvämt och prisvärt sätt att göra prototyper såväl som färdiga produkter, vilket gör det populärt bland företag, hobbyister och uppfinnare.
en av de tekniker som används av dagens 3D-skrivare kallas selektiv laser sintring (SLS). Under SLS smälts små partiklar av plast, keramik eller glas samman genom värme från en högeffektlaser för att bilda ett fast, tredimensionellt föremål.
SLS-processen utvecklades och patenterades på 1980 — talet av Carl Deckard — då en grundstudent vid University of Texas-och hans maskinteknikprofessor Joe Beaman.
Deckard och Beaman var inblandade i grundandet av en av de första 3D-utskriftsstarterna, Desk Top Manufacturing (DTM) Corp., 1989. 2001 såldes DTM till 3D Systems, ett företag som tidigare hade utvecklat sin egen, men mycket annorlunda, metod för 3D-utskrift som kallas Stereolitografi.
hur det fungerar: SLS
medan Deckard och Beaman patenterade processen med selektiv lasersintrering, var de långt ifrån de första som använde sintring — processen att skapa objekt från pulver med atomdiffusion — för att skapa ett tredimensionellt objekt. Sintring har använts i tusentals år för att skapa vardagliga föremål som tegel, porslin och smycken.
liksom alla metoder för 3D-utskrift börjar ett objekt som skrivs ut med en SLS-maskin som en CAD-fil (computer aided design). CAD-filer konverteras till .STL-format, vilket kan förstås av en 3D-utskriftsapparat.
objekt som skrivs ut med SLS är gjorda med pulvermaterial, oftast plast, såsom nylon, som är dispergerade i ett tunt lager ovanpå byggplattformen inuti en SLS-maskin.
en laser, som styrs av en dator som berättar vilket objekt som ska ”skriva ut”, pulserar ner på plattformen och spårar ett tvärsnitt av objektet på pulvret.
lasern värmer pulvret antingen till strax under dess kokpunkt (sintring) eller över dess kokpunkt (smältning), som smälter samman partiklarna i pulvret till en fast form.
när det ursprungliga skiktet har bildats sjunker SLS-maskinens plattform-vanligtvis med mindre än 0,1 mm — och exponerar ett nytt pulverlager för att lasern ska spåra och smälta samman. Denna process fortsätter om och om igen tills hela objektet har skrivits ut.
när objektet är helt format får det svalna i maskinen innan det tas bort.
till skillnad från andra metoder för 3D-utskrift kräver SLS mycket lite extra verktyg när ett objekt skrivs ut, vilket innebär att objekt vanligtvis inte behöver slipas eller på annat sätt ändras när de kommer ut ur SLS-maskinen.
SLS kräver inte användning av ytterligare stöd för att hålla ett objekt tillsammans medan det skrivs ut. Sådana stöd är ofta nödvändiga med andra 3D-utskriftsmetoder, såsom Stereolitografi eller smält deponeringsmodellering, vilket gör dessa metoder mer tidskrävande än SLS.
vad blir gjort
SLS maskiner kan skriva ut objekt i en mängd olika material, såsom plast, glas, keramik och även metall (som är en relaterad process som kallas direkt metall laser sintring). Detta gör det till en populär process för att skapa både prototyper och slutprodukter.
SLS har visat sig vara särskilt användbart för industrier som bara behöver en liten mängd föremål tryckta i högkvalitativa material. Ett exempel på detta är flygindustrin, där SLS används för att bygga prototyper för flygplansdelar.
eftersom flygplan är byggda i små mängder och förblir i drift under många år är det inte kostnadseffektivt för företag att producera fysiska formar för flygplansdelar. Dessa formar skulle vara för dyra att göra och skulle då behöva lagras under långa perioder utan att skadas eller korroderas.
med SLS kan företag skapa prototyper som lagras digitalt som .STL-filer, som de kan omforma eller skriva ut efter behov.
eftersom SLS-maskiner kan skriva ut i en rad högkvalitativa material, från flexibel plast till keramik av livsmedelskvalitet, är SLS också en populär metod för 3D-utskrift anpassade produkter, såsom hörapparater, tandhållare och proteser.
och eftersom objekt som skrivs ut med SLS inte är beroende av formar eller kräver ytterligare verktyg, är denna tillverkningsmetod också användbar för alla som vill skriva ut ett mycket komplext eller särskilt känsligt föremål.
företag som använder SLS
3D Systems Inc. är företaget oftast förknippat med SLS-utskrift i USA. Företaget skriver ut Bygg-till-order-delar till kunder, men säljer också sina SLS-maskiner för användning i företag och tillverkning.
det finns också många företag runt om i USA som använder SLS-maskiner för att förse sina kunder med högkvalitativa prototyper och färdiga delar.
SLS hemma
även om det finns många stationära 3D-skrivare på marknaden, använder de flesta av dessa skrivare en metod för att skriva ut som fused deposition modeling (FDM), inte SLS.
eftersom SLS kräver användning av högdrivna lasrar är det ofta dyrare (och potentiellt farligare) för användning hemma. Det finns dock flera otrygga uppfinnare där ute som arbetar med sina egna versioner av stationära SLS-skrivare.
Andreas Bastian, en ingenjörsstudent vid Swarthmore College, utvecklade nyligen en billig SLS-skrivare som skapar vax-och kolobjekt.
och Focus SLS-skrivaren är en annan ”hemlagad” SLS-maskin som kan föra denna teknik in i konsumenternas hem. Instruktionerna för att bygga din egen Focus SLS-skrivare finns på Thingiverse.
följ Elizabeth Palermo på Twitter @techEpalermo eller Google+. Följ LiveScience på Twitter @livescience. Vi är också på Facebook & Google+.
Senaste nytt
{{ Artikelnamn }}
