Серед технологій 3D-друку є одна, яка виглядає майже як фокус: у камері лежить рівний шар білого чи сірого порошку, по ньому пробігає лазерний промінь, а після друку й охолодження — від кількох годин до доби й більше — із порошку дістають готові міцні деталі. Ця технологія називається селективним лазерним спіканням, або SLS. Розберемо, що відбувається всередині принтера.
Порошок і тепло
Сировина для SLS — дрібнодисперсний полімерний порошок, найчастіше поліамід-12 (нейлон PA12). Перед друком камеру прогрівають до температури, трохи нижчої за температуру плавлення матеріалу. Порошок ще сипкий, але вже «на межі»: щоб частинки злиплися, потрібна зовсім невелика додаткова енергія.
Робота лазера
Цю енергію дає лазер. За даними цифрової моделі він сканує переріз деталі в кожному шарі й локально нагріває порошок. Частинки в цих місцях сплавляються між собою — спікаються. Після цього платформа опускається на товщину шару, механізм наносить новий шар порошку, і цикл повторюється. Так деталь поступово «виростає» знизу вгору.
Чому не потрібні підтримки
У більшості технологій 3D-друку частини деталі, що нависають, потребують опор, які потім зрізають. У SLS цю роль виконує сам порошок: неспечені частинки оточують деталь з усіх боків і тримають її на місці. Тому SLS дозволяє друкувати внутрішні канали, складні решітки й навіть рухомі вузли, зібрані одразу в камері.
Охолодження й очищення
Після друку блок порошку з деталями повільно охолоджується. Поспіх тут шкодить: різке охолодження може викривити вироби. Потім деталі виймають, очищають від залишків порошку, а невикористаний порошок просіюють і змішують зі свіжим для наступних друків.
Як розміщують деталі в камері
Оскільки підтримки не потрібні, деталі в камері SLS-принтера можна розташовувати не лише на дні, а й одна над одною, заповнюючи значну частину об’єму камери. Таке щільне пакування робить друк ефективнішим: за один цикл виготовляють багато деталей, і кожна з них виходить дешевшою. Водночас між виробами залишають невеликі проміжки, щоб тепло розподілялося рівномірно, а деталі не злиплися між собою. Орієнтацію кожної деталі теж обирають свідомо: від неї залежать точність окремих розмірів, якість поверхні й міцність у потрібному напрямку.
Що виходить у результаті
Деталі з PA12 мають матову, злегка шорстку поверхню й добрі механічні властивості. За даними виробника обладнання Formlabs, міцність такого нейлону на розтяг становить близько 50 МПа. Різниця властивостей між напрямками друку в SLS менша, ніж у технологій, що наносять матеріал ниткою, хоча й не зникає повністю.
Саме тому SLS-друк з нейлону використовують не лише для прототипів, а й для кінцевих деталей: корпусів, кріплень, елементів обладнання, які мають працювати під навантаженням. Технологія, що колись була доступна лише великим заводам, сьогодні стала звичайним інструментом інженерів і невеликих виробництв.
