Гайд по SLS-порошкам для покупателя
К вашим услугам - подробный гайд по свойствам и разновидностями порошков для SLS-печати, а также - по ключевым производителям этих расходных материалов.
Содержание:
Этот гайд поможет вам правильно подобрать материал для вашего 3D-принтера, работающего по технологии селективного лазерного спекания (SLS). Какой же порошок лучше всего подходит для вашего устройства и ваших нужд? Ознакомьтесь с нашим руководством по производителям, типам, областям применения и ценам.
Ассортимент порошковых материалов, доступных сегодня для устройств по технологии SLS, быстро расширяется вместе с числом производителей материалов, которые уже давно поставляют полимерные порошки для литья под давлением, а теперь предлагают специальные смеси для 3D-печати.
Прошли те времена, когда вы могли печатать 3D только с PA12 (нейлон 12), но, хотя выбор материалов и растет, это не значит, что каждый SLS или MJF принтер может печатать любым порошком. На самом деле, как раз наоборот. Сегодняшние принтеры используют более широкий спектр технологий, чем в прошлом, и некоторые из них применимы только к определенным порошкам.
Например, современные настольные SLS-принтеры меньшего размера часто не имеют лазера, достаточно мощного для обработки некоторых материалов, таких как порошок PEEK, но с легкостью могут работать с PA и TPU. Меньшие устройства также не имеют сложной системы управления температурой, необходимой для поддержания требуемой температуры порошкового слоя, которая для PEEK составляет более 300 ° C.
Если вы хотите напечатать детали с определенными свойствами, существуют стандарты ISO и ASTM, которым следуют производители материалов. Все производители должны предлагать полную спецификацию с подробным описанием прочности, гибкости, долговечности и термостойкости их порошков, а также многих других характеристик. Конечно, эта информация может быть действительна не для всех устройств, а атрибуты могут различаться в зависимости от настроек, которые вы используете на своем принтере, например, от мощности лазера.
Давайте взглянем на порошки и их производителей, чтобы найти наиболее подходящие для ваших потребностей.
Самые популярные порошки SLS
Все порошки в этом руководстве относятся к семейству пластмасс. Их свойства варьируются от более прочного, чем цельный алюминий, до более мягкого, чем резина, и всего остального.
Конечно, вы можете спекать металлический порошок, однако этот процесс называется прямым лазерным спеканием металла (DMLS), селективным лазерным плавлением (SLM) или электронно-лучевым плавлением (EBM), однако здесь мы остановимся только на пластмассах.
Для селективного лазерного спекания (SLS) наиболее часто используются следующие типы порошков:
|
Материал |
Характеристики |
Приложения |
| PA12 (Нейлон 12) | стойкость к истиранию, химическая стойкость к маслам, смазкам, алифатическим углеводородам и щелочам; пластичный, (может соответствовать стандартам биосовместимости при контакте с кожей) | соединители, петли, корпуса, сложные узлы, корпуса, водонепроницаемые приложения, протезирование |
| PA11 (Нейлон 11) | химически стойкий, пластичный, ударопрочный | стельки, защелки, петли, протезы, спорттовары |
| PA6 (Нейлон 6) | прочный, гибкий, отличный внешний вид поверхности, низкая вязкость, электроизоляционные свойства, высокое водопоглощение | электроника и электрика, товары народного потребления, упаковка |
| PA+CF (Углеродное волокно) | высокая жесткость и термостойкость, меньшая усадка, чем у других полиамидов, пластичный, ударопрочный, маслостойкий и бензостойкий | тяжелые промышленные применения, защелкивающиеся соединения, разъемы, петли, корпуса, высокопроизводительные гоночные приложения |
| PA ESD (электростатический разрядник) |
PA, рассеивающий электростатические заряды |
корпуса для электроники; основные и вспомогательные приспособления для электронной промышленности |
| PA FR (огнестойкий) | все качества PA плюс огнестойкость |
воздухозаборники, кожухи |
| PA+GB (стеклянные бусины) | высокая жесткость и прочность, а также лучшая обработка поверхности и более мелкие детали, чем у стандартных PA, высокие значения температуры теплового отклонения (HDT) | функциональные части, корпуса, оснастка |
| PBT (полибутилентерефталат) | низкое влагопоглощение, высокая термостойкость, пластичность | электрические компоненты, автомобильные двигатели |
| PEEK (полиЭфирЭфирКетон) | высокая термостойкость, стерилизуется, жесткость, химическая стойкость, огнестойкость, ударопрочность, жесткость | стерильные ящики, детали двигателя, корпуса |
| PEKK (полиЭфирКетон Кетон) | подходит для замены металла, жаропрочный, стерилизуемый, прочный | замена металлических деталей, аэрокосмические компоненты |
| PEKK+Carbon Fiber (PEKK+ углеродное волокно) | термостойкий, изотропный, химически стойкий, огнестойкий, ударопрочный | детали двигателя, корпуса, крепления и кронштейны |
| PP (полипропилен) | стерилизуемый, выдающаяся прочность, устойчивость к средам | стельки, петли, автомобильное, электрическое и электронное, медицинское, спортивное оборудование |
| TPA (термопластичный амид) | эластомерные свойства, высокая отдача энергии, низкая плотность, малый вес | спортивный инвентарь, автомобильные комплектующие |
| TPC (термопластический сополиэфир) | очень эластичный, гибкий, но демонстрирующий отличное восстановление, высокую химическую стойкость, устойчивость к низким температурам | автомобильные детали, кожухи, электрические, захваты, сильфоны |
| TPE | гибкие резиноподобные детали | захваты, демпфирующие элементы, отбойники, сильфоны, подошвы, ручки, шланги |
| TPU (термопластичный полиуретан) | стойкий к истиранию, химически стойкий, гибкий | обувь, уплотнители, захваты, трубы, детали салона автомобиля |
Применение
Технология печати SLS производит детали, которые, как правило, намного прочнее, чем те, которые производятся по технологиям печати на основе смол и нитей (SLA и FDM). Детали, созданные по технологии SLS, конкурируют с металлическими деталями или превосходят их по прочности во многих областях применения, будучи намного легче и дешевле. Это свойство привело к широкому распространению деталей по технологии SLS в аэрокосмической, автомобильной и производственной сферах.
Эта технология также позволяет производить более изотропные или твердые детали, чем филаментные. Эта характеристика сделала SLS популярным для конечных потребительских товаров, корпусов для электроники, функциональных прототипов и спортивных товаров.
Еще одна особенность SLS-печати, которая отличает ее от методов 3D-печати на основе смол и нитей, заключается в том, что детали не требуют каких-либо опор, что обеспечивает большую геометрическую свободу. Добавьте к этому в целом более высокое разрешение SLS-отпечатков, и вы получите идеальную технологию для медицинских приложений, таких как протезирование и сложные детали, используемые в автомобильных и механических прототипах.
Лучшие бренды и производители
Не все полимерные порошки одинаковы, даже если все они принадлежат к одному химическому семейству. У разных марок порошков разные характеристики, даже если все они основаны, к примеру, на PA12. То же самое и для других типов порошков, и от такого разнообразия могут разбегаться глаза.
Еще больше сбивает с толку тот факт, что на рынке есть материалы от химических компаний, таких как Evonik, и материалы от производителей принтеров, таких как Prodways, которые взяли существующие материалы и настроили их для оптимальной работы на своих принтерах.
Например, производитель принтеров Sinterit предлагает три типа материала TPU: FlexaSoft, FlexaWhite и FlexaGrey. Вам нужно будет погрузиться в спецификации материалов, чтобы увидеть разницу, которая заключается в цвете и различиях в прочности и эластичности. Производитель принтеров XYZprinting также предлагает свой собственный материал TPU под названием sProTPU, который на самом деле является TPU-88, что означает, что он имеет твердость по Шору A 88 (Твердость по Шору — один из методов измерения твердости материалов).
На этом этапе вы либо думаете про себя: А) Меня не волнует твердость по Шору, мне просто нужен гибкий материал для моего прототипа, или Б) Расскажите мне больше о твердости по Шору и прочности на разрыв, потому что у меня есть вполне конкретные запросы для материалам.
Если вы относитесь к группе А, вам достаточно знать, что следует использовать только порошки, рекомендованные или сертифицированные для вашего принтера производителем. Порошковые материалы сторонних производителей, не сертифицированные для использования в вашем SLS-принтере, могут не дать наилучших результатов. Всегда сверяйте характеристики вашего устройства с требованиями к порошку, особенно с требуемой мощностью лазера. Цвет тоже очень важен. Некоторые лазеры, такие как волоконные и диодные, не работают с белыми или светлыми порошками и требуют темно-серого или черного порошка.
Если вы находитесь в группе B и имеете определенные запросы к механическим свойствам, например, какое напряжение может выдержать деталь перед разрушением или насколько она должна быть ударопрочной, вы найдете эту информацию в разделе спецификации отдельных продуктов. К счастью, вам не нужно посещать веб-сайты каждого производителя и загружать все их данные; вы можете выполнить поиск в базе данных материалов в Центре данных материалов (от компании M-Base Engineering + Software) или в несколько необычной, но в целом надежной базе данных материалов Senvol. Если же вы никогда не пользовались данными ресурсами, то всегда можете обратиться в клиентскую службу Lider3d, наши операторы помогут вам в выборе материалов для любых задач.
Возможно, вам будет интересно узнать, что производители специальных полимеров могут работать вместе с производителем вашего 3D-принтера над созданием порошков для вашего конкретного применения. Например, если вам требуется деталь с определенной степенью гибкости в сочетании с определенной степенью прочности, специализированные химические компании, такие как Evonik, Arkema и Solvay, могут разработать индивидуальный состав порошка SLS для вас, настроенного на ваш 3D-принтер.
Как упоминалось ранее, все производители порошков предоставляют подробные отчеты о характеристиках порошков по 10 и более показателям, но имейте в виду, что производительность может варьироваться в зависимости от вашего 3D-принтера и используемых вами настроек (высота слоя, мощность лазера и т. д.).
Ниже мы рассмотрим наиболее именитые бренды производителей порошков для SLS и то, что они предлагают.
Ultrasint от компании BASF Forward AM
Forward AM - это подразделение 3D-печати химического гиганта BASF, которое предлагает порошки Ultrasint, разработанные для простоты использования на наиболее распространенном оборудовании для печати SLS и HP Multi Jet Fusion. Помимо самого материала, компания предлагает техническую поддержку и полный спектр услуг от проектирования и моделирования до последующей обработки печатных деталей.
Продукты Ultrasint:
- Ultrasint PA6 Line (PA6, PA6, армированный минералами, PA 6, не содержащий галогенов, огнестойкий, PA6 LM с низкой температурой плавления)
- Ultrasint PA11 Line (PA11, PA11 со стеклянными шариками, PA 11 с электростатическим разрядом, PA11, армированный углеродным волокном)
- Ultrasint ПП (полипропилен)
- Линия Ultrasint TPU (TPU 01, TPU 88A)
INFINAM от компании Evonik
Evonik разрабатывает полимерный порошковый материал для рынка аддитивного производства с 1996 года и является мировым лидером в производстве порошков полиамида 12 (PA12), которые используются в 3D-печати более 20 лет. Помимо готовых к использованию материалов, компания также работает напрямую с производителями 3D-принтеров и конечными пользователями, чтобы разрабатывать специальные материалы для конкретных случаев использования.
Infinam PA12 одобрен Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США для контакта с пищевыми продуктами.
Продукты INFINAM:
- INFINAM PA12
- INFINAM PA 613
- INFINAM TPA (термопластичный амид)
- INFINAM TPC (термопластичный сополиэстер)
Компания Arkema
Обладая 50-летним опытом разработки высокоэффективных полимеров на множестве разнообразных рынков, Arkema предлагает широкий ассортимент тонкодисперсных полиамидных порошков для технологий плавления в порошковой среде. Вместе со своими партнерами Arkema разрабатывает новые материалы и открывает новые области применения, чтобы помочь своим клиентам полностью реализовать потенциал 3D-печати.
Продукты Arkema:
- Rilsan PA11
- Kepstan PEKK
- Orgasol PA12
DuraForm от компании 3D Systems
3D Systems производит не только широкий спектр 3D-принтеров, но и собственные материалы. Для SLS-печати компания предлагает ряд порошков для прототипов, производственного инструмента и деталей конечного использования, предлагающих широкий диапазон прочности, термостойкости, огнестойкости, гибкости, а также варианты для пищевой и медицинской продукции.
Продукты линейки DuraForm:
- DuraForm PA12 line (FR1200, ProX FR1200, ProX AF+ aluminium filled, ProX HST Composite, ProX GF, GF)
- DuraForm PA11 line (ProX EX NAT, ProX EX BLK, EX Natural, EX Black)
- DuraForm PA line (DuraForm ProX PA, DuraForm PA)
- DuraForm TPU line (TPU Elastomer, Flex)
Alumide & PrimeCast от компании EOS
Производитель принтеров EOS - еще одна компания, которая производит собственные порошки, оптимизированные для собственных устройств. Они предлагают широкий ассортимент пластмасс и полимеров для лазерного спекания в аддитивном производстве. EOS заявляет, что также постоянно расширяет ассортимент высокотехнологичных материалов для удовлетворения особых требований клиентов.
Продукты EOS:
- PA12 line ( PA 2200, PA 2201, PA 3200 GF, Alumide, PA 2210 FR)
- PA11 line (PA 1101, PA 1102 black)
- TPU (EOS TPU 1301)
- Polystyrene (PrimeCast 101)
- PEKK (ALM HT-23 with 23% carbon fiber)
Luvosint от компании LEHVOSS
Lehmann & Voss & Co. (LEHVOSS) - немецкий производитель химикатов, предлагающий SLS-материалы под торговой маркой Luvosint. В дополнение к своему стандартному ассортименту материалов они также поставляют индивидуальные материалы на заказ.
Продукты Luvosint:
- Luvosint TPU
- Luvosint PP (Polypropylene)
- Luvosint PA HT
Rolaserit от компании AM Polymers
Немецкий производитель материалов AM Polymers предлагает линейку SLS-полимеров Rolaserit и может адаптировать материал для вашего применения. Основываясь на более чем 10-летнем опыте работы в области аддитивного производства, компания в настоящее время предлагает шесть пластиковых порошков, которые намного проще обрабатывать, при этом они сохраняют высокие механические свойства деталей.
Продукты линейки Rolaserit:
- Rolaserit PA6
- Rolaserit PP (PP 01, PP 01 GR)
- Rolaserit PE (PE 01 GR)
- Rolaserit TPU
- Rolaserit PBT (PBT 01)
HP
У HP есть широкий круг партнеров, которые создают материалы, сертифицированные для использования на устройствах их производства, в то время как HP сама разрабатывает специальные материалы для своей технологии MultitJet Fusion, поддерживаемой BASF. Материалы HP с возможностью многократного использования оптимизированы для обеспечения оптимальной производительности на устройствах HP.
Продукты HP
- PA Line (PA 124, PA 112, PA12 Glass Beads)
- Polypropylene (PP 15)
Цены на порошки и советы
Если вы хотите сэкономить на материалах SLS, варианты ограничены. Это связано с относительно небольшим количеством производителей порошков и тем фактом, что производитель вашего принтера может сертифицировать для использования только несколько брендов.
Если ваш принтер предлагает платформу для открытых материалов, у вас будет больше вариантов, и вы сможете делать покупки по всему миру, но цены на порошки SLS не сильно варьируются в зависимости от марки. Чтобы вы имели представление о ценах, 6 кг PA12 от Sinterit стоят около 1000 долларов, а TPU - около 150 долларов за кг.
Поскольку порошок SLS не дешевый, важно учитывать, как ваш принтер обрабатывает неиспользованный порошок, оставшийся после печати. Этот порошок можно использовать повторно, но он может частично потерять свои первоначальные свойства. Распространенный метод - смешать использованный порошок со свежим порошком. Некоторые порошки имеют высокую «частоту обновления», что означает, что их можно использовать с меньшим процентным содержанием свежего порошка для новых отпечатков.
Вы можете заметить, что, например, материалы для литья под давлением или другой технологии - дешевле. Это связано с дополнительным этапом получения однородного порошка из материала.
Самые дорогие порошки SLS на сегодняшний день относятся к семейству PAEK, и это, возможно, самый быстроразвивающийся материал, который все чаще используется в аэрокосмической, медицинской и нефтегазовой отраслях.