Как совершенствовались SLS 3D-принтеры: от крупных промышленных моделей к компактным

В середине 80-х годов профессор Джо Биман и его студент Карл Декард изобрели технологию объемной SLS 3D-печати. В 1992 году на рынке появились первые промышленные принтеры, базирующиеся на разработанном ими методе селективного лазерного спекания (SLS). Сегодня этот способ 3D-печати стал одним из самых распространенных и быстроразвивающихся, устройства, использующие его, стали компактнее и доступнее, существенно расширив сферу их возможного применения.

В этом материале мы подробнее рассмотрим ряд моделей  SLS 3D-принтеров  как промышленных, так и настольных, сравним их между собой, выделим достоинства и недостатки. Надеемся, этот материал поможет вам при выборе подходящего устройства 3D-печати.

Содержание:

• Преимущества технологии SLS
• Принцип работы SLS-технологии
  • Виды SLS-принтеров
• Настольные SLS-устройства
  • Sinterit Lisa
  • Sinterit Lisa Pro
  • Formlabs Fuse 1
  • Total Z Anyform 250-SLS
• SLS-принтеры промышленного класса
  • Sinterit NILS 480
  • Farsoon Flight 403P
  • TPM3D S600DL
• Частые вопросы
  • Диапазон цен на SLS-принтеры?
  • Как собрать свой 3D-принтер SLS?
  • Где приобрести материалы для SLS-принтера?
  • Как запрограммировать устройство SLS?

Преимущества технологии SLS

Как и следует из расшифровки аббревиатуры SLS (Selective Laser Sintering, селективное спекание лазером), метод основан на применении лазерных технологий. В устройствах на базе этой методики для нагрева расходного сырья в виде порошковых материалов используется мощный лазер. При этом во время печати порошок не плавится, а только нагревается до спекания. Ранее устройства на основе методики SLS использовали только для быстрого изготовления объемных прототипов, но технология развивалась и вскоре нашла применение в самых разных областях и сферах производства, например, в машиностроительной, аэрокосмической, автомобильной отраслях, в медицинской сфере и при изготовлении разнообразных товаров массового потребления.

SLS 3D-печать — один из самых рентабельных методов объемной печати, так как позволяет использовать по максимуму рабочую область и изготавливать одновременно множество печатных моделей. За счет этого технология нашла особенно широкое применение в области мелкосерийного производства. За счет широчайшего спектра материалов, использующихся в SLS-печати, эту технологию можно применять для производства множества высокоточных деталей, удовлетворяющих всем заданным требованиям по прочности и другим качествам.

Появление устройств, основанных на технологии SLS 3D-печати, оказалось выгодно не только промышленным производствам. Благодаря быстрому совершенствованию этого метода за последние несколько лет технология сделала существенный рывок вперед — устройства, основанные на методике SLS, стали намного компактнее и доступнее по цене. Это позволяет существенно расширить сферу их возможного применения, использовать их не только в серийных производствах. Сегодня и другие клиенты все чаще задумываются о приобретении такого принтера.

Принцип работы SLS-технологии

Как уже упоминалось, в основе технологии SLS лежит нагревание порошковых расходных материалов мощным лазером (одним или несколькими), в процессе которого происходит их спекание и получается требуемое 3D-изделие.

Работа начинается с подготовки цифровой модели для печати. Это может быть файл со спроектированным в CAD-программе изделием или модель, полученная методом объемного сканирования. Файл с моделью конвертируется в формат, использующийся для 3D-печати, например, в файлы с расширением STL или OBJ.

Перед тем как начать печать, устройство разогревает камеру, заполненную порошковым материалом, для формирования будущего 3D-изделия. Нагрев производится до уровня чуть ниже точки спекания, после чего запускается сама печать. Тонкий слой порошкового материала наносится на рабочую платформу, лазер производит нагрев заданных участков, за счет чего материал спекается, и формируется первый затвердевший слой будущего изделия. После этого рабочая область немного перемещается вниз, и происходит формирование следующего слоя. Таким образом процесс продолжается, пока изделие не будет изготовлено целиком.

Как только 3D-модель будет готова, ее требуется охладить, а затем удалить на очистной станции излишки материала, например, остатки порошка. Затем вы сами принимаете решение, что делать с готовой моделью дальше — требует ли она какой-либо постобработки, например, шлифовки или окрашивания. Готовое изделие можно использовать сразу или провести ряд дополнительных операций для повышения качества поверхности, например, пескоструйную обработку или полировку.

Виды SLS-принтеров

Работа всех SLS-устройств основана на одном и том же принципе, процессы, лежащие в основе получения 3D-моделей, достаточно схожи. Могут варьироваться технические характеристики принтеров, например, вид лазера и его мощность, размер рабочей области, типы совместимых материалов, но базовый принцип остается неизменным. Однако все используемые сейчас устройства на основе SLS-технологии можно условно разделить на две больших группы — на настольные и промышленные принтеры.

Первые SLS-устройства отличались огромными размерами — даже для самого «компактного» аппарата требовалось как минимум 10 м² свободного пространства для установки. Конечно, такие принтеры не могли применяться для домашней печати и приобретались крупными промышленными компаниями для серийного производства вплоть до 2016 года, когда на рынок вышел первый настольный SLS-принтер.

Хотя устройство все равно было недоступно для домашнего применения, его уже мог позволить себе малый бизнес. С этого момента SLS-принтеры продолжали совершенствоваться, и сейчас на рынке представлено большое количество компактных устройств на базе этой технологии.

Рассмотрим поподробнее, какие модели SLS-принтеров сейчас популярны в качестве настольных устройств, а какие из них пользуются широким спросом для нужд серийного производства. Сравним наиболее распространенные модели, выделим их плюсы и минусы.

Настольные SLS-устройства

Настольные SLS-принтеры отличаются от своих собратьев для промышленного производства более компактными размерами, удобством использования и более доступной ценой. Они имеют меньшую рабочую область, но хорошо справляются со всеми задачами 3D-печати. Чтобы использовать такие аппараты, как правило, не требуется специальных знаний, так как процесс изготовления отпечатков автоматизирован.

Sinterit Lisa

3D принтер Sinterit Lisa

• Минимальная толщина стенки 0,4 мм
• Печать SLS
• Температура печатного стола 190 °C
• Область рабочей камеры 150 х 200 х 150 мм
• Скорость 15 мм / час
• Толщина слоя от 75 мкм

Перейти к товару

Модель  Sinterit Lisa  являет собой образец действительно компактного устройства, одного из первых появившихся на рынке среди небольших по размеру SLS-принтеров. Габариты этого аппарата составляют 650 x 550 x 400 мм. Устройство совместимо с порошковыми материалами типа PA 12 или TPE, а также может использоваться совместно с материалами от сторонних изготовителей.

Принтер изготавливает высокоточные модели с минимальной толщиной слоя 75 мк и хорошей степенью детализации. Точность по осям XY составляет 0,1 мм. Максимальные габариты печатной модели — 110 x 160 x 145 мм. Принтер оснащен удобным сенсорным экраном 4’’, позволяющим управлять устройством на протяжении всего процесса изготовления детали. Наличие встроенной камеры помогает контролировать весь процесс от начала до конца, наблюдая за ним на экране. Модель Sinterit Lisa — одна из самых доступных по цене среди устройств на базе технологии SLS.

Достоинства:

• небольшие габариты;
• отличная производительность;
• доступная стоимость;
• интуитивно понятный интерфейс и удобное ПО;
• высокая точность изготовленных деталей с хорошим уровнем детализации.

Недостатки:

• сравнительно небольшая рабочая область.

Читайте также полный обзор " 3D-принтер Sinterit Lisa: полный обзор устройства ".

Sinterit Lisa Pro

3D принтер Sinterit Lisa Pro

• Печать SLS
• Температура в камере 192°C
• Точность печати XY: 50 мкм
• Область рабочей камеры 150 x 200 x 260 мм
• Толщина слоя от 75 мкм

Перейти к товару

Модель Sinterit Lisa Pro представляет собой усовершенствованную модификацию устройства Lisa, оснащенную рабочей областью больше размера, размеры которой составляют 110 x 160 x 245 мм. Минимальная толщина слоя, как и в предшествующей модели, составляет 75 мк. Точность печати по осям XY — 50 мкм. Аппарат имеет встроенную систему подачи азота в печатную камеру. Таким образом при печати создается особая среда, позволяющая устройству работать с большим спектром расходных материалов.

Модель Lisa Pro совместима с девятью видами порошковых материалов, в том числе химически стойкими и прочными пластиками. Также принтер совместим с порошками от сторонних изготовителей. Принтер можно приобрести как отдельно, так и в виде комплексной системы, включающей в себя две станции: Sinterit Sieve, используемую для просеивания порошков и Sinterit Sandblaster, где происходит очистка готовых изделий.

Достоинства:

• больший размер рабочей области;
• получение высокоточных детализированных изделий;
• большое разнообразие совместимых материалов, в том числе от сторонних производителей;
• интуитивно понятный интерфейс;
• небольшие габариты;
• доступная стоимость.

Недостатки:

• процесс печати достаточно медленный (но есть возможность печати нескольких изделий за раз);
• порошковые материалы могут пачкаться.

Formlabs Fuse 1

3D принтер Fuse 1

• Диаметр пятна лазера 200 нм
• Мощность лазера 10 Вт
• Печать SLS
• Поддерживаемые форматы файлов .stl, .obj
• Скорость построения 10 мм/ч
• Тип лазера Волоконный, 10 000 часов
• Область рабочей камеры 165 x 165 x 320 мм
• Толщина слоя от 100 мкм

• Область применения Дизайн;Архитектура;Упаковка;Реклама;Макетирование;Медицина;Сувенирная промышленность;Ювелирное дело;Образование;Стоматология;Производство

Перейти к товару

Модель  Fuse 1  имеет небольшие габариты при сравнительно обширной рабочей области 159 x 159 x 295 мм. Минимальная толщина печатного слоя составляет 100 мкм. Принтер оснащен закрытой печатной камерой, имеющей сменный фильтр, за счет чего обеспечивается безопасность. Съемная конструкция рабочей камеры позволяет удобно разместить ее на станции постобработки после окончания печати модели. Благодаря этому работа с таким устройством становится чище, так как исключается разброс нерасплавленного порошка.

Устройство работает на базе запатентованной технологии Surface Armor, создающей по поверхности детали особую оболочку, обеспечивающую ей хорошие свойства и достаточно высокое качество поверхности. Модель Fuse 1 имеет цветной дисплей с сенсорным управлением, позволяющим удобно работать с принтером.

Достоинства:

• достаточно большая рабочая область в сочетании с компактным размером устройства;
• высококачественная печать;
• съемная конструкция камеры;
• удобное управление.

Недостатки:

• сравнительно небольшое количество совместимых материалов.

Читайте полный обзор  https://vektorus.ru/blog/obzory/3d-printer-fuse-1-obz.html . 

Total Z Anyform 250-SLS

Устройство 2020 года Total Z SLS от российского производителя изготовлено из высокопрочных материалов, повышающих долгосрочность его использования. Аппарат совместим с такими расходными материалами, как: PA-12 (серый), TPU (серый).

Минимальная толщина печатного слоя составляет 50 мк. Печатный узел позволяет устанавливать сопла от 100 до 1000 мк, за счет чего можно изготавливать изделия разной точности и качества, с разрешением от 50 до 1000 микрон. Также устройство позволяет осуществлять печать движущихся элементов. Аппарат имеет рабочую область габаритами 250 x 200 x 250 мм, скорость печати составляет 250 мм/с.

Достоинства:

• высококачественная быстрая печать;
• хорошая производительность;
• доступная стоимость.

Сопоставление моделей

Подводя итог, Sinterit Lisa и Total Z выигрывают по размерам, компактны. Formlabs Fuse 1 выделяется на фоне конкурентов высокоскоростной печатью, но достаточно большие габариты аппарата могут вносить ограничения по его использованию. Самое большое разнообразие поддерживаемых расходных материалов предлагает модель Sinterit Lisa Pro.

SLS-принтеры промышленного класса

Промышленные аппараты отличаются большими габаритами и, соответственно, большей рабочей областью. Они требуют наличия свободного пространства для установки. Как правило, такие аппараты поддерживают самые разные расходные порошковые материалы, и цена этих принтеров значительно выше, чем у настольных моделей. Обычно для работы с такими аппаратами нужны дополнительные навыки.

Sinterit NILS 480

3D принтер Sinterit NILS 480

• Область печати 200x200x330

• Технология печати SLS

Перейти к товару

Модель  Sinterit NILS 480  выделяется высокоскоростной печатью и обширной рабочей областью. Устройство оснащено системами автоматического дозирования порошка и непрерывной печати. Благодаря этому NILS 480 — одна из самых рентабельных моделей в своем классе.

Минимальная толщина печатного слоя составляет 75 мк. Благодаря высокой скорости печати устройство позволяет изготовить станину от начала до конца быстрее, чем за 30 часов. Аппарат совместим со многими порошковыми материалами, в том числе порошками других изготовителей. Устройство имеет оптимизированные профили для своих материалов, а также позволяет настраивать вручную профили для достижения наилучшего качества печати с любым используемым порошком.

Достоинства:

• высокоскоростная печать;
• большая рабочая область 200 x 200 x 330;
• отличное качество печатных моделей;
• простота работы с устройством;
• процесс печати полностью автоматизирован;
• большое разнообразие поддерживаемых материалов, в том числе от сторонних изготовителей.

Недостатки:

• расширенная версия ПО приобретается отдельно.

Farsoon Flight 403P

Устройство Farsoon Flight 403P базируется на технологии Flight, использующей вместо традиционных углекислотных лазеров более мощные волоконные. Устройство позволяет создавать высококачественные печатные модели с минимальной толщиной слоя 60 мкм. За счет мощного лазера обеспечивается очень высокая скорость печати. Система Flight — открытая, что позволяет использовать в работе также расходные материалы сторонних изготовителей.

Устройство выпускается в двух исполнениях, Flight SS403P и Flight HT403P, различающихся максимальной температурой нагрева сопла (190 °C и 220 °C соответственно). Технология Flight позволяет принтерам серии 403P производить высококачественные печатные модели с хорошим уровнем детализации значительно быстрее по сравнению с конкурирующими моделями.

Достоинства:

• высокое качество отпечатков, хороший уровень детализации;
• высокоскоростная печать;
• широкий спектр совместимых материалов, в том числе от сторонних производителей;
• высокое разрешение;
• обширная рабочая область.

Недостатки:

• достаточно высокая стоимость.

TPM3D S600DL

3D принтер TPM3D S600DL

• Мощность лазера 140 x 2 Вт, два лазера
• Скорость построения 10-25 мм/ч
• Толщина слоя от 60 мкм
• Скорость сканирования 25000 мм/сек

• Рабочая камера 600x600x800 мм
• Технология печати SLS

Перейти к товару

SLS 3D-принтер промышленного класса  S600DL  от китайской компании TPM3D позволяет быстро печатать высококачественные детали с хорошим разрешением. Устройство оснащено двойной лазерной системой, значительно повышающей скорость печати и обширной рабочей областью 600 x 600 x 800 мм, одной из самых больших среди представленных на рынке, что позволяет изготавливать крупные печатные модели. Устройство оснащено удобной рабочей камерой со съемной конструкцией, а также специальной ручной тележкой, ускоряющей и облегчающей этапы постобработки.

Достоинства:

• обширная рабочая область;
• высокая скорость печати;
• двойная система лазеров;
• умная система подачи расходных материалов.

Недостатки:

• высокая стоимость.

Сопоставление моделей

Выбор определенной модели промышленного SLS 3D-принтера по большей части зависит от конкретных требований, предъявляемых к устройству, так как цены на них значительно разнятся.

Подводя итог, Farsoon Flight имеет наибольшую рабочую область в сочетании с высокой производительностью, но это самое крупногабаритное и в то же время дорогое устройство. Для его установки нужно много свободного места, удовлетворяющего определенным условиям.

Модель Sinterit NILS 480, напротив, достаточно компактна. Имеет доступную для промышленного предприятия стоимость и позволяет изготавливать высококачественные модели с хорошей производительностью. Автоматизированные системы, используемые в устройстве, повышают экономическую эффективность, обеспечивая большую рентабельность печати, что позволяет использовать аппарат в самых разных сферах.

Частые вопросы

Диапазон цен на SLS-принтеры?

Наиболее доступное по цене устройство — Sintratec Kit, его стоимость составляет примерно $6 000. Одним из лучших устройств для широкой области применения считается модель Lisa Sinterit за счет своей компактности и простоты использования. Стоимость этого принтера составляет примерно $13 000.

Цена на устройства промышленного класса может значительно различаться и, хотя устройства на базе SLS-технологии за последние годы были значительно усовершенствованы, эта методология по-прежнему остается наиболее дорогостоящей среди популярных способов 3D-печати.

Как собрать свой 3D-принтер SLS?

Хотя идея самостоятельной сборки SLS 3D-принтера может быть сложно осуществимой, непростой задачей для тех, кто интересуется 3D-печатью, такое устройство обойдется в итоге значительно дешевле готовой модели с такими же характеристиками. Чтобы самостоятельно сделать такой принтер, можно воспользоваться готовым набором для сборки или же попробовать создать собственный аппарат с нуля, но для этого понадобятся определенные знания и навыки.

Если вы решите воспользоваться готовым набором, обратите внимание на модель Sintratec Kit, которая упоминалась выше. Чтобы собрать принтер, нужно лишь правильно соединить все его части, установить прошивку на устройство и подходящее ПО. Главное — точно следовать инструкции в комплекте.

Чтобы сделать устройство с нуля самостоятельно, понадобится много времени, а также это требует наличия определенных знаний и навыков. Для этого нужно будет найти все необходимые детали, подобрать их так, чтобы они были совместимы друг с другом. Хотя это трудоемкий процесс, на выходе он позволяет получить уникальное устройство, полностью отвечающее индивидуальным запросам. В Сети сейчас есть много сообществ на эту тему, где участники делятся друг с другом полезными советами и пошаговыми инструкциями сборки.

Где приобрести материалы для SLS 3D-принтера?

SLS-устройства используют в работе порошковые расходные материалы, среди которых наиболее распространены нейлонные порошки и термопластичные эластомеры. У каждого производителя есть собственные материалы, которые можно купить у официальных дилеров. Также нужные расходники можно найти на различных торговых интернет-площадках, где предлагается огромное разнообразие печатных порошков, позволяющих реализовывать самые разные проекты. Также можно купить расходные материалы в магазинах, специализирующихся на 3D-печати.

Как запрограммировать устройство SLS?

Необходимое для SLS-устройств ПО включает в себя CAD-программу и слайсер. Средствами CAD модель проектируется и экспортируется в один из форматов для 3D-печати. Также можно воспользоваться готовыми файлами, загрузив их из интернета, или получить цифровую модель методом 3D-сканирования.

Обычно все 3D-принтеры поставляются совместно с необходимым ПО, позволяющим изменять параметры устройства, задавать ориентацию и расположение моделей, следить за временем печати и нарезать модель на слои.