Версия 1.0, 1.09.1999 г., перевод И.В. Шишковский


1.3 Селективное лазерное спекание/плавление (СЛС/П)

· Порошковый материал послойно спекается/сплавляется под действием лазерного излучения

Для этой методики нужны мелкодисперсные, термопластичные, с хорошей вязкостью и быстро затвердевающие порошки, например:

  1. - полимеры
  2. - воск
  3. - нейлон
  4. - керамика
  5. - металлические порошки

· методика предложена впервые Карлом Декартом (Carl Deckard) в 1986
· установки впервые начали производиться фирмой DTM corp. (Sinterstation 2000, 2500 и т.п.)
· В рабочей камере порошок предварительно подогревается до температур незначительно ниже теператур плавления легкоплавкой фазы
· Синтезируемая модель расщепляется в компьютере на сечения по информации из .STL файла и после разравнивания порошка по поверхности зоны обработки, лазерное излучение CO
2 лазера спекает требуемый контур, затем новый слой порошка насыпается, разравнивается и процесс повторяется.
· Когда модель готова, она извлекается из камеры, а излишки порошка удаляются стряхиванием или зачисткой спец. шпателем

· В данной методики "подпорки" не нужны, так как сам порошок поддерживает спекаемую модель.
· удаляемый порошок можно использовать повторно.
· медленное остывание порошкового объема предотвращает от значительных деформаций формы изделия
· Мощность лазера составляет не более 50 Вт в ИФ диапазоне (1,06 или 10,6 мкм). Контроль уровня порошка в камере осуществляется аналогично процессу стереолитографии
· Сканирование лазерного излучения по направлениям x-y также подобно описанному ранее
· подогрев камеры снижает затраты лазерной энергии на нагрев порошка, а также снижает уровень деформаций
· В камеру возможна подача азота (98%.), чтобы избежать окисления при нагреве порошков
· производительность процесса около 0.5-1" за час.

· Преимущества,

  1. - недорогие материалы
  2. - нетоксичные материалы
  3. - используется широкий спектор порошков: от литейного воска до полимеров для соединения сложных и/или крупный деталей
  4. - не нужно поддержки
  5. - низкие деформации и напряжения
  6. - возможно одновременно производить сразу несколько моделей в одной камере.

· Недостатки,

  1. - высокая шероховатость
  2. - пористость моделей
  3. - первый слой неодходимо формировать из подобного материала для снижения термических эффектов
  4. - плотность моделей может изменяться
  5. - изменение материала требует чистки всей камеры

· DTM производило установки Sinterstation 2000 от $300,000(US) до $497,000(US), в зависимости от числа используемых материалов 1, 2, или 3 (литейный воск, нейлон, поликарбонат). Так Sinterstation 2500 стоил $400,000. Современный парк установок для СЛС/П очень обширен и определяется такими гигантами индустрии БП как - 3D Systems, EOS GmbH, Concept GmbH и т.д.

· Развитие технологии идет по пути внедрения

  1. - новых порошковых материалов
  2. - повышения мощности лазерного излучения (для внедрения новых металлических порошков), совмещения ЛИ с другими тех. процессами (СВС, сварка, ультразвук, пред- и пост- термический подогрев и т.д.)
  3. - многоматериальный подход (использование в одном тех. процессе нескольких материалов одновременно)
  4. - автоматизация контроля СЛС/П процесса и реализация обратной связи
  5. создания интелектуальных изделий МЭМС/НЭМС (см. например наши работы в СФ ФИАН):

· Основные параметры установки Sinterstation 2000 даны ниже: