SLS 3D принтеры

Принцип работы

SLS (Selective Laser Sintering) относится к порошковым аддитивным технологиям, где слой тонкодисперсного полимера точечно спекается инфракрасным лазером. Метод разработан Карлом Деккардом в Техасском университете в 1986 году, а сегодня совершенствуется такими производителями как EOS, Farsoon и Formlabs. Лазер мощностью 30 – 70 Вт плавит частицы при температуре 170 – 190 °C, поэтому полученные детали обладают монолитной структурой без видимых слоев. Неспечённый порошок служит естественной опорой, исключая дополнительные поддержки и упрощая пост-обработку. По данным отчёта Wohlers 2023, мировой парк полимерных SLS-установок вырос на 24 % за год, что подтверждает промышленную востребованность технологии.

Ключевые преимущества

Благодаря высокой температурной стабильности материала и равномерному распределению энергии SLS обеспечивает механические свойства, сопоставимые с литьём под давлением. Прочность на растяжение нейлона PA12, напечатанного на EOS P110, достигает 48 МПа при удлинении 20 %, что подтверждается лабораторными протоколами TÜV Süd. Характеристики пластика получаются изотропными, поэтому детали выдерживают циклические нагрузки и пригодны для испытаний в климатических камерах.

Перед разбором конкретных плюсов важно подчеркнуть, что SLS сейчас воспринимается инженерами не как прототипирование, а как серийная технология. Это видно по тому, что Formlabs Fuse 1+ предложил повторное использование до 70 % несвежего порошка без заметного падения свойств, а Farsoon 403P печатает со скоростью 48 мм/ч, обеспечивая годовой выпуск выше 30 000 изделий среднего размера.

После теоретического введения полезно систематизировать преимущества.

• Никаких поддержек
• Изотропная прочность
• Толщина слоя 0,06 – 0,12 мм
• Коэффициент повторного использования порошка до 70 %
• Геометрическая точность ±0,2 мм

Список демонстрирует ключевые параметры, влияющие на экономику печати. Отсутствие поддержек сокращает время подготовки модели, а высокая доля возврата порошка снижает себестоимость детали на 15 – 25 % по сравнению с литьём партий до 2 000 штук.

Технические параметры

Практикующих производственников интересуют три числа — объём камеры, мощность лазера и скорость засыпки порошка. В среднем сегменте оптимально выглядит диапазон: 300 × 300 × 400 мм, CO₂-лазер 30 – 60 Вт и диспенсер, подающий 1,5 л/мин. Такая конфигурация закрывает 80 % задач приборостроения и автомобильной оснастки.

Ниже приведены ориентировочные параметры для оценки производительности.

Таблица позволяет быстро сравнить оборудование при планировании цеха мелкосерийного производства. Разница в скорости и объёме напрямую отражается на амортизационном платеже и себестоимости, поэтому инженеры рассчитывают показатель «стоимость / литр печати» для финального выбора.

Материалы изготовления

Промышленные SLS-системы работают преимущественно с полиамидными смесями PA11 и PA12. PA11 изготавливается из касторового масла, что делает его химически стойким и биосовместимым, поэтому он востребован в медицинских протезах. PA12 характеризуется низким водопоглощением 0,3 % и температуру размягчения 185 °C, благодаря чему подходит для подкапотных компонентов. Полипропилен PP всё активнее внедряется в SLS, позволяя производить шарнирно-завальцованные изделия за один цикл. Термопластичный эластомер TPU с твердостью по Шору 90A дополняет ассортимент гибких прокладок и кордов.

Короткий обзор свойств

Перед покупкой порошка важно соотнести его показатели с требованиями детали.

• PA11 — ударная вязкость 80 кДж/м², сертификат ISO 10993
• PA12 — рабочая температура 95 °C, низкое истирание
• PP — плотность 0,9 г/см³, стойкость к щелочам
• TPU — удлинение до 300 %, обратимость деформации

После учёта этих свойств компания быстрее подбирает материал под литейные вкладыши, воздуховоды или мягкие уплотнения, снижая проектный цикл на 20 %.

Задачи отраслей

Автомобильные OEM-производители печатают крепёжные клипсы и воздуховоды для тестовых партий, сокращая время вывода модели автомобиля на рынок до шести недель. В авиации SLS идёт на малосерийные каналы кондиционирования, где важна не только масса, но и отсутствие внутренних напряжений. В медицине технология закрывает индивидуальную ортопедию: корсеты, ортезы и насадки для реабилитационной техники. Электронная промышленность использует SLS-корпуса с толщиной стенки 1 мм, которые после пескоструя готовы под EMC-покрытие.

Экономика внедрения

По анализу SmarTech Analysis 2023, точка безубыточности SLS-оборудования средней ценовой категории достигается при годовом объёме 11 000 деталей массой до 100 граммов. Сюда включены стоимость порошка 45 €/кг, износ фильтров, энергопотребление 4 кВт∙ч и зарплата оператора. Если в компании уже установлен пескоструй и виброполировка, то переход на SLS сокращает затраты на оснастку на 60 % и снижает складские запасы комплектующих на 40 % благодаря печати «по требованию».

Выбор оборудования

При выборе модели руководствуются пятью факторами: точность, производительность, доступные материалы, программное обеспечение и сервис. Часть инженеров делает ставку на открытую платформу Farsoon для собственных порошков, другие выбирают закрытую экосистему Formlabs из-за акцентированного сервиса.

Профессионалам следует обращать внимание на наличие активного просева порошка в корпусе. Эта функция экономит до 2 часов на подготовку каждой засыпки и уменьшает просадку свойств детали на 5 %. Немаловажно, чтобы ПО поддерживало алгоритмы автоматической укладки моделей и расчёта процента возврата, поскольку грамотный паковщик способен повысить заполнение камеры до 22 %, увеличив выход годной продукции.

После анализа конфигурации целесообразно запросить тестовую печать. Лабораторный отчёт продемонстрирует удлинение при разрыве и усадку, что исключает несоответствие техническим заданиям и дополнительно страхует инвестицию.