Tạo mẫu nhanh bằng thiêu kết bằng Laser SLS (Selective Laser Sintering)

Phương pháp Laser SLS (Selective Laser Sintering)  được phát minh bởi Carl Deckard vào năm 1986 ở trường đại học Texas và được bằng sáng chế 1989, được đưa ra thị trường bởi tập đoàn DTM (được thành lập 1987). Thiết bị đầu tiên được thương mại hoá vào 1992. Đây là một trong những phương pháp đầu tiên và được công nhận sau SLA.

1/ Nguyên lý làm việc

Phương pháp SLS sử dụng tính chất của vật liệu bột là có thể hóa rắn dưới tác dụng của nhiệt (như nylon, elastomer, kim loại). Một lớp mỏng của bột nguyên liệu được trải trên bề mặt của xy lanh công tác bằng một trống định mức. Sau đó, tia laser hóa rắn (kết tinh) phần bột nằm trong đường biên của mặt cắt (không thực sự làm chảy chất bột), làm cho chúng dính chặt ở những chỗ có bề mặt tiếp xúc. Quá trình kết tinh có thể được điều khiển tương tự như quá trình polymer hoá trong phương pháp tạo hình lập thể SLA. Sau đó xy lanh hạ xuống một khoảng cách bằng độ dày lớp kế tiếp, bột nguyên liệu được đưa vào và quá trình được lặp lại cho đến khi chi tiết được hoàn thành.

Trong quá trình chế tạo, những phần vật liệu không nằm trong đường bao mặt cắt sẽ được lấy ra sau khi hoàn thành chi tiết, và được xem như bộ phận phụ trợ để cho lớp mới được xây dựng. Điều này có thể làm giảm thời gian chế tạo chi tiết khi dùng phương pháp này. Những chi tiết được chế tạo bằng phương pháp SLS tương đối nhám và có những lỗ hỗng nhỏ trên bề mặt nên cần phải xử lý sau khi chế tạo (xử lý tinh).

Vật liệu sử dụng: Polycacbonate (PC), nylon, sáp, bột kim loại (copper polyamide, rapid steel), bột gốm (ceramic), glass filled nylon, vật liệu đàn hồi (elastomer).

Sơ đồ nguyên lý SLS
Sơ đồ nguyên lý SLS

2/ Quá trình tạo mẫu

Sản phẩm được chia thành các lát cắt từ file định dạng .STL tạo một lớp bằng cách trải các lớp bột, thiêu kết bằng nguồn laser CO2 theo các bước sau:

  • Bước 1: Một lớp vật liệu bột nóng chảy được đặt vào buồng chứa sản phẩm
  • Bước 2: Lớp vật liệu bột đầu tiên được quét bằng tia laser CO2 và đông đặc lại. Vật liệu bột không được xử lý sẽ được đưa trở về thùng chứa liệu.
  • Bước 3: Khi lớp thứ nhất đã hoàn thành thì lớp vật liệu bột thứ hai được cấp vào thông qua con lăn cơ khí chuẩn bị cho quá trình quét lớp thứ hai.
  • Bước 4: Bước hai và bước ba được lặp lại cho đến khi sản phẩm được hoàn thành. Sau khi quá trình kết thúc, sản phẩm được lấy ra khỏi buồng xử lý và có thể qua giai đoạn hậu xử lý hoặc đánh bóng lại như phun cát tùy từng ứng dụng của sản phẩm.

3/ Ưu nhược điểm

3.1/ Ưu điểm

  • Số lượng vật liệu đưa vào quá trình cao (Hight Through-put) giúp cho quá trình tạo mẫu nhanh chóng.
  • Vật liệu đa dạng, không đắt tiền.
  • Vật liệu an toàn.
  • Không cần cơ cấu hỗ trợ (Support).
  • Giảm sự bóp méo do ứng suất.
  • Giảm các giai đoạn của quá trình hậu xử lý như chỉ cần phun cát.
  • Không cần xử lý tinh (Post-curing).
  • Chế tạo cùng lúc nhiều chi tiết.

3.2/ Nhược điểm

  • Độ bóng bề mặt thô.
  • Chi tiết ở trạng thái rỗ.
  • Lớp đầu tiên có thể đòi hỏi một đế tựa để giảm ảnh hưởng nhiệt (như uốn quăn).
  • Mật độ chi tiết không đồng nhất.
  • Thay đổi vật liệu cần phải làm sạch máy kỹ càng.

 

 

Bài viết liên quan

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

Website này sử dụng Akismet để hạn chế spam. Tìm hiểu bình luận của bạn được duyệt như thế nào.