Модуль 3. Применение и тенденции развития нанотехнологий в машиностроении Лабораторная работа 9.
SLS- и DMLS -технологии спекания нанопорошков
Цель работы: изучить принцип действия и основные узлы установок для SLS-технологий спекания нанопорошков
Оборудование и инструмент: учебные и мультимедийные материалы установок для SLS-технологии спекания нанопорошков
Краткая теоретическая часть
Коммерческие технологии быстрого прототипирования
Технология |
Международное или фирменное наименование |
Разработчик |
Селективное спекание лазером |
Selective Laser Sintering (SLS) |
3D Systems (США) |
Прямое спекание лазером металлических порошков |
Direct Metal Laser Sintering (DMLS) |
EOS (Германия) |
Технология предложена Карлом Декартом (Carl Deckard) в 1986 г., установки производятся фирмой DTM corp. (Sinterstation 2000, 2500 и т.п.). Процесс подобен стереолитографии., только в этом случае порошковый материал послойно спекается лазерным излучением. Для этой методики нужны мелкодисперсные, термопластичные порошки с хорошей вязкостью и быстро затвердевающие, например, полимеры, воск, нейлон, керамика, металлические порошки.
Структурная схема работы технологии показана на рис. 3.3. В рабочей камере С порошок предварительно подогревается до температур, незначительно ниже температур плавления легкоплавкой фазы. В камере поддерживается азотная атмосфера (98%), которая предотвращает окисление при нагреве порошка. Синтезируемая модель расщепляется в компьютере на сечения по информации из .STL файла и после разравнивания порошка валом В по поверхности зоны обработки А, лазерное излучение CO2 лазера F спекает требуемый контур, затем новый слой порошка подается из системы снабжения Е, разравнивается и процесс повторяется.
В данной методике «подпорки» не нужны, т.к. сам порошок поддерживает спекаемую модель, причем: удаляемый порошок можно использовать повторно; медленное остывание порошкового объема предотвращает от значительных деформаций формы изделия. Когда модель готова, она извлекается из камеры, а излишки порошка удаляются стряхиванием или зачисткой специальным шпателем.
Преимущества:
недорогие и нетоксичные материалы;
используется широкий спектр порошков (от литейного воска до полимеров) для соединения сложных и/или крупный деталей;
не нужны поддержки;
низкие деформации и напряжения;
возможно одновременно производить сразу несколько моделей в одной камере.
Рис. 1. Селективное лазерное спекание
Недостатки:
высокая шероховатость и пористость моделей;
первый слой необходимо формировать из подобного материала для снижения термических эффектов;
плотность моделей может изменяться;
изменение материала требует чистки всей камеры.
Рис.2. Схема установки ARcam