Sintering Laser Selektif (SLS) Cetak 3D Dijelaskan: Wawasan Profesional

Sintering laser selektif atau cetak 3D SLS adalah teknologi populer yang digunakan oleh banyak bisnis, hobi, dan penemu yang ingin bagian cetak 3D berkualitas. Proses melibatkan penggunaan sinar laser yang dikontrol oleh model CAD untuk melelehkan material bubuk, yang menghasilkan model cetak 3D.

Pencetakan SLS unik. Namun, ia memerlukan pengetahuan dan pemahaman yang lebih tinggi untuk penggunaan yang lebih baik. Artikel ini akan menjawab pertanyaan apa itu sintering laser selektif dengan memperkenalkan konsep cetak 3D SLS. Kemudian akan membahas proses dan bagaimana Anda dapat menerapkannya pada proyek Anda. Baca selengkapnya!

Ringkasan: Apa itu Cetak SLS? 

Pencetakan SLS adalah teknologi yang melibatkan penggabungan material bubuk menggunakan laser untuk membentuk model 3D yang rigid. Sebagian besar bisnis memilikinya karena presisi tinggi dan kesesuaian untuk membuat produk dengan geometri kompleks.

Sejarah Singkat Cetak SLS

Carl Deckard dan Joe Beaman, mahasiswa dan profesor Teknik Mesin di University of Texas, mengembangkan teknologi AM SLS. Metode ini adalah teknologi fusion bed bubuk (yaitu, melibatkan penggunaan energi termal untuk menggabungkan daerah dari bed bubuk secara selektif) dan dipatenkan pada tahun 1980.

Karena peningkatan besar dalam metode, cocok untuk banyak material seperti plastik, keramik, dan kaca. Akibatnya, adopsi yang luas seperti Stereolithography dan Fused Deposition Modeling Process meski mahal dan kompleks.

Bagaimana Cara Kerja Cetak 3D SLS?

Cetak 3D SLS adalah teknologi unik yang dikenal karena akurasi, presisi, dan bagian cetak 3D berkualitas. Berikut adalah panduan langkah demi langkah cara kerjanya:

Siapkan File CAD

Buat file CAD menggunakan perangkat lunak CAD dan ekspor dalam format file yang dapat dicetak 3D (misalnya, OBJ atau STL). Tentukan pengaturan pencetakan, orientasi dan susunan model, estimasi waktu cetak, dan slicing. Setelah menyiapkan file CAD, kirim instruksi ke printer.

Siapkan Printer

Menyiapkan printer 3D tergantung pada jenis printer yang Anda gunakan. Anda mungkin memerlukan pelatihan yang luas untuk printer SLS tradisional untuk menyiapkannya. Untuk printer SLS benchtop, Anda memiliki sesuatu yang sederhana dan efisien.

Pencetakan

Operator menempatkan material bubuk pada platform (bed bubuk) yang terletak di ruang bangunan. Printer cetak 3S kemudian me-sinter bubuk menggunakan laser di bagian tertentu dari platform di bawah kontrol desain CAD.

Ini menciptakan bagian cetak 3D padat dalam massa material bubuk yang tidak ter-fusi. Setelah fusasi, platform turun satu lapis ke ruang bangunan, dan proses berulang.

Pendinginan

Ruang bangunan perlahan-lahan menjadi dingin di dalam dan di luar enclosure cetak untuk memastikan performa mekanis optimal dari model 3D.

Post-Pemrosesan

Operator mengeluarkan bagian selesai dari ruang bangunan dan memisahkannya dari material bubuk yang tidak ter-fusi. Material bubuk yang tidak ter-fusi dapat didaur ulang, dan model cetak 3D dapat melalui proses post-pemrosesan.

Keuntungan Cetak SLS

Cetak 3D SLS adalah teknologi populer di beberapa industri berdasarkan keuntungannya. Berikut adalah beberapa keuntungan proses ini.

Tidak Perlu Struktur Pendukung 

SLS tidak memerlukan struktur pendukung khusus, tidak seperti proses manufaktur aditif lainnya, misalnya, stereolithography (SLA) dan fused deposition modeling (FDM). Ini karena bubuk yang tidak ter-sinter yang ada selama pencetakan.

Kemampuan Membuat Desain Kompleks

Karena struktur pendukung, cetak 3D SLS cocok untuk membuat desain yang sangat kompleks. Dengan teknologi, desainer dapat menjelajahi dan melepaskan berbagai kemungkinan desain yang tidak mungkin dengan proses tradisional. Keuntungan SLS unik yang lain dari segi desain adalah desainer dapat mengonsolidasikan rangkaian kompleks yang memerlukan beberapa bagian menjadi satu.

Produktivitas Tinggi

Cetak 3D SLS adalah salah satu teknologi manufaktur aditif tercepat tanpa kehilangan fungsionalitas bagian yang selesai. Dibandingkan dengan metode depositasi lapis seperti FDM, proses juga sangat akurat.

Produktivitas tinggi karena pemaksimalan ruang bangunan printer 3D yang memungkinkan bekerja dengan beberapa bagian. Ini juga akan mengurangi waktu post-pemrosesan.

Biaya Kompetitif per Bagian

Biaya per bagian dari menggunakan proses hanya mungkin setelah memperhitungkan biaya pemilikan peralatan, material, dan tenaga kerja. Cetak 3D SLS memiliki biaya per bagian yang lebih rendah karena hal berikut

• Dapat memproduksi lebih banyak bagian selama seluruh umurnya.
• Meminimalkan pemborosan bubuk sinter laser karena material yang tidak ter-sinter dapat didaur ulang.
• Ada otomatisasi dalam alur kerja, yang mengurangi kesalahan manusia dan meningkatkan produktivitas.

Modifikasi Desain yang Mudah

Pencetakan SLS memungkinkan modifikasi desain yang mudah. Oleh karena itu, desainer dapat membuat prototipe dan bagian akhir menggunakan mesin dan material yang sama. Kemudahan modifikasi ini memastikan biaya dan waktu konsumsi yang lebih rendah, tidak seperti proses tradisional.

Kerugian Cetak SLS

Meski cetak SLS manufaktur aditif populer di beberapa industri, juga memiliki kerugian. Berikut adalah beberapa yang perlu Anda perhatikan:

Keterbatasan Bahan Baku

Ada pembatasan pada jenis material yang cocok untuk AM SLS. Teknologi cocok untuk polimer plastik, keramik, dan kaca, dengan nylon yang paling umum. Oleh karena itu, bagi mereka yang menghargai keuntungan SLS, keterbatasan bahan baku dapat bersifat restrictive.

Faktor Kesehatan

Bahan baku yang digunakan dalam pencetakan SLS berbentuk bubuk dan dapat dihirup jika tidak berhati-hati. Ini dapat menyebabkan beberapa kondisi kesehatan seperti asma dan kanker. Juga, produsen harus menghabiskan banyak untuk memastikan operator mengenakan sarung tangan, masker filter udara, dan penutup tubuh yang tepat lainnya.

Biaya Printer SLS

Secara umum, printer SLS memiliki biaya tinggi. Meskipun printer SLS benchtop lebih murah daripada tradisional, harga masih tinggi dibandingkan teknologi lain seperti SLA dan FDM.

Post-Pemrosesan yang Sulit

Bagian cetak 3D SLS memiliki tekstur yang kasar dan berlaku untuk tujuan mekanis dan pengujian. Desain kompleks dan teksturnya membuat memilih metode post-pemrosesan yang tepat sulit. Sebagai contoh, pewarnaan lebih disukai daripada cat karena kemudahan operasinya. Namun, pewarnaan juga dapat meningkatkan dimensi bagian, sehingga tidak cocok untuk produk finishing di mana dimensi harus utuh.

Material Sintering Laser Selektif

Material SLS selalu berbentuk bubuk, dan mencakup polimer plastik, keramik, dan kaca. Dari banyak material, poliamida/nylon adalah yang paling umum karena perilaku sinter ideal dan properti mekanis (misalnya, daya tahan, stabilitas lingkungan, dan resistensi dampak). Banyak varian digunakan dalam pencetakan SLS, masing-masing cocok untuk industri yang berbeda. Berikut adalah varian yang dapat Anda terapkan pada proyek Anda.

Nylon 11

Nylon 11 dibuat dari minyak ricin. Ia memiliki ductilitas lebih tinggi, fleksibilitas, kekuatan, resistensi dampak, resistensi kimia, penyerapan rendah, dan aus dan kering. Akibatnya, ideal untuk membuat bagian yang memerlukan living hinge, misalnya, jigs dan fixtures, snap, klip, dan sendi.

Nylon 12

Nylon 12 adalah material cetak 3D SLS yang lebih umum dikenal karena serbaguna, resistensi dampak dan suhu yang tinggi, daya tahan, dan stabilitas di bawah berbagai kondisi lingkungan. Ia juga memiliki detail dan akurasi dimensi yang baik menjadikannya material yang tepat untuk prototipe berkinerja tinggi. Ia juga kaku dan kuat tetapi sedikit lebih kasar daripada nylon lain dan berlaku untuk membuat jigs, fixtures, dan tooling permanen.

Nylon 12 GF

Nylon 12 GF adalah material cetak 3D SLS komposit terisi kaca. Ia memiliki kekakuan mekanis yang luar biasa, stabilitas dimensi yang superior, stabilitas termal, dan finishing permukaan yang bagus menjadikannya cocok untuk beberapa lingkungan industri.

Nylon Terisi Aluminium

Aluminum Filled Nylon cocok untuk bagian dengan kilauan logam tinggi. Karena bagian aluminium, ia kaku dan memiliki konduktivitas termal tinggi. Namun, tidak konduktif listrik. Material cocok untuk tooling dan fixtures cepat.

Nylon Terisi Karbon (PA-FR)

Carbon-Fiber-Filled nylon adalah material yang dikenal karena kekakuan dan bobot rendah. Cocok untuk membuat produk yang berlaku di suhu tinggi atau situasi berkinerja tinggi. Ini termasuk membuat peralatan olahraga, tooling cepat, drone, dan balap.

Opsi Post-Pemrosesan Cetak SLS

Setelah mencetak, Anda dapat langsung menggunakan bagian cetak 3D SLS. Namun, Anda juga dapat memasukkan bagian yang dicetak ke opsi post-pemrosesan lainnya untuk estetika atau fungsionalitas yang lebih baik. Opsi post-pemrosesan umum meliputi:

Bead Blasting

Bead blasting adalah metode post-pemrosesan umum yang melibatkan propulsif material abrasif terhadap permukaan. Material yang terlibat adalah kaca atau plastik 'beads' yang cocok untuk mencapai permukaan halus atau membuang burr permukaan material. Ada perubahan kecil pada dimensi bagian pada subjek ke bead blasting. Akibatnya, tidak cocok untuk bagian di mana detail penting.

Polishing

Polishing adalah metode post-pemrosesan lain untuk mencapai bagian cetak 3D dengan permukaan halus dan bersinar. Ini melibatkan membersihkan permukaan dan menerapkan perawatan kimia. Polishing lebih penting dalam estetika. Sebagai contoh, industri otomotif menggunakannya untuk mencapai refleksi spekular yang signifikan.

Electroplating

Electroplating adalah proses yang melibatkan pelapisan bagian yang telah di-sinter menggunakan logam lain melalui setup elektrokimia. Di sini, bagian yang telah di-sinter adalah katoda, sementara logam pelapisan adalah anoda. Keduanya direndam dalam larutan dan saat arus langsung dilewati, logam melapisi bagian yang telah di-sinter. Bagian cetak 3D yang melalui electroplating menjadi konduktif listrik dengan kekuatan dan fungsionalitas yang ditingkatkan. Bergantung pada material yang digunakan untuk pelapisan, juga dapat menjadi estetis yang menarik.

Dyeing

Dyeing melibatkan aplikasi pewarna atau pigmen pada bagian cetak 3D untuk mencapai estetika. Bagian yang dicetak dibersihkan dan direndam dalam wadah pewarna. Bergantung pada jenis pewarna, Anda mungkin perlu perekat. Pewarnaan menyebabkan cakupan penuh permukaan internal dan eksternal dan menembus bagian hingga kedalaman tertentu. Saat digunakan, dapat meningkatkan dimensi bagian, sehingga tidak cocok untuk produk yang memerlukan mempertahankan dimensi bagian.

Painting

Painting melibatkan aplikasi beberapa substansi seperti pigmen, cat, atau warna pada bagian cetak 3D. Bagian cetak 3D SLS dapat dicat dengan resistensi aus, kekerasan permukaan, ketahanan air, dan membatasi tanda dan noda. Painting juga meningkatkan dimensi bagian. Oleh karena itu, dapat tidak cocok untuk produk yang memerlukan mempertahankan dimensi bagian yang penting.

Jenis Printer SLS

Semua printer SLS bekerja berdasarkan prosedur yang sebelumnya disorot. Namun, ada perbedaan berdasarkan jenis laser, volume bangunan, dan desain 3D. Ada banyak jenis printer SLS di pasar. Namun, mereka besarnya dibagi menjadi dua kategori, yaitu:

· Printer Cetak 3D SLS Tradisional

Printer cetak 3D SLS tradisional adalah printer yang tepat untuk service bureaus dan perusahaan besar karena harga tinggi dan volume bangunan tinggi. Mereka menggunakan satu atau beberapa laser daya tinggi untuk sinter dan memerlukan lingkungan inersia untuk mencegah oksidasi dan degradasi material bubuk.

Printer cetak 3D SLS tradisional mengambil ruang yang besar, dengan yang terkecil mengambil sekitar 10m² ruang. Mereka juga memiliki biaya tinggi, dengan harga awal sekitar $100.000. Akibatnya, tidak dapat diakses oleh banyak bisnis.

· Printer SLS Industri Benchtop

Printer SLS industri benchtop tidak seperti tradisional karena ada trade-off dalam kemampuan. Trade-off dapat berupa kualitas bagian yang lebih rendah dan alur kerja manual yang kompleks, yang akan mempengaruhi penggunaan dalam pengaturan industri dan produksi. Mereka memiliki ukuran kecil dibandingkan printer tradisional tetapi dengan volume bangunan yang lebih kecil. Meskipun demikian, mereka menghasilkan bagian berkualitas tinggi.

Aplikasi Industri Cetak SLS

Cetak 3D SLS adalah proses umum yang digunakan dalam pengembangan produk di banyak industri. Berikut adalah beberapa industri yang menggunakan teknologi dan contoh aplikasi industri.

· Industri Aerospace

Beberapa bagian yang digunakan di industri aerospace umumnya diproduksi oleh teknologi cetak 3D SLS. Maskapai seperti Emirate menggunakan teknologi untuk membuat bagian interior kabin pesawat dan komponen kabin seperti shroud monitoring video dan grille ventilasi udara

· Industri Otomotif

Teknologi pencetakan SLS memungkinkan inovasi di industri otomotif. Sebagai contoh, desainer mobil dapat memperbaiki desain mobil dengan kecepatan yang lebih baik dibandingkan teknologi tradisional lainnya dalam motorsport. Ini terlihat dalam cara Alfa Romeo memanfaatkan cetak 3D SLS dalam pengembangan aerodinamik mobil mereka.

· Industri Konsumen

Industri konsumen juga menggunakan pencetakan SLS dalam membuat beberapa produk. Sebagai contoh, perusahaan konsumen mewah Chanel menggunakan teknologi SLS dalam membuat sikat rimmel. Dengan teknologi, Chanel mampu mengoptimalkan desain sikat rimmel.

Aplikasi lain termasuk penggunaan dalam produk sepatu di mana perusahaan seperti Adidas menggunakan teknologi untuk memproduksi insole dan sandal kustom.

· Kesehatan

Cetak 3D SLS menghasilkan bagian yang dikenal dengan kekakuan yang ditingkatkan, properti umum yang dibutuhkan di industri perawatan kesehatan. Di sini, cocok untuk membuat perangkat medis siap pakai, spesifik pasien secara internal. Ini termasuk prosedesa dan ortosa (ganti anggota badan + penguat) dan model serta alat bedah.

RapidDirect – Layanan Cetak SLS

Sintering laser selektif populer di banyak industri berdasarkan presisi, akurasi, produktivitas di antara manfaat lainnya. Menguasai teknologi hanya dapat datang dengan pikiran yang mencintai penelitian. Oleh karena itu, artikel ini memperkenalkan konsep dalam cara yang paling sederhana. Metode sederhana; namun, outsourcing ke layanan yang tepat adalah pendekatan yang benar untuk mengalami proses sintering laser selektif terbaik.

Layanan cetak SLS RapidDirect adalah salah satu layanan SLS terbaik yang dapat Anda temukan. Dengan tim insinyur yang berpengalaman dalam teknologi, Anda memiliki kesempatan lebih baik untuk memiliki proyek yang lancar dan terjamin kualitas.

Kami adalah perusahaan yang tersertifikasi ISO 9001:2015 dengan sumber daya untuk memproduksi bagian berkualitas tinggi menggunakan SLS. Dengan outsourcing kepada kami, Anda mendapatkan waktu pemimpin cepat, penawaran, dan analisis DfM segera setelah Anda mengunggah file desain Anda.

FAQs

Ya, Anda dapat menggunakan pencetakan 3D SLS untuk produksi berjalan rendah. Saat ini, ini adalah alternatif injection molding untuk produksi berjalan rendah. Di sini, teknologi cocok untuk memproduksi bagian dengan bentuk dan geometri kompleks.

Ya, Anda dapat menggunakan pencetakan 3D SLS untuk memprototipe polimer fungsional dengan cepat. Ini lebih baik dari teknik lain seperti FDM dan SLA karena tingkat kebebasan desain dan akurasi yang tinggi. Akibatnya, bagian yang dibuat dengan teknologi memiliki properti mekanis yang baik dan konsisten.

Pencetakan SLS dan SLM adalah dua teknologi cetak 3D populer dengan properti dan fungsi unik. SLS melibatkan penggunaan laser untuk melelehkan material bubuk dengan menaikkan suhu material di bawah titik lelehnya. Kompatibel dengan polimer plastik seperti nylon, kaca, dan keramik. Di sisi lain, SLM melelehkan material bubuk dengan menaikkan suhu hingga titik lelehnya. Cocok untuk material logam.

Kerugian utama yang dihadapi produsen saat menggunakan proses ini adalah keterbatasan bahan baku. Saat ini, metode ini hanya cocok untuk polimer plastik seperti PA-11, PA-12, PEEK. Oleh karena itu, proses dan manfaatnya tidak cocok untuk material lain seperti logam yang lebih umum dalam manufaktur.