الدرس 8.3التشكيل الأوليالفصل 8 · التصنيع الإضافي

التلبيد الانتقائي بالليزر (SLS)

ليزر يصهر مسحوق النايلون في سرير؛ والمسحوق السائب يسند القطعة (اندماج سرير المسحوق)

التلبيد الانتقائي بالليزر (SLS) يستخدم ليزرًا لصهر مسحوق بلاستيكي ناعم، عادةً النايلون، طبقة رقيقة بعد أخرى. المسحوق السائب حول القطعة يسندها، فلا حاجة إلى دعامات. وأهميته أنه يصنع قطعًا بلاستيكية قوية وعاملة بدفعات صغيرة، مثل هياكل الطائرات المسيّرة والمجاري الهوائية والدعامات المخصصة.

الصورة: newman72, CC BY 2.0, عبر Wikimedia Commons

غرفة بناء SLS في مقطع عرضي: الليزر والسخّانات وأداة إعادة الطلاء والمكابس والمسحوقالأرقام داخل الدوائر تطابق الخطوات أدناه؛ والخطوات من 3 إلى 5 تتكرر لكل طبقة.

كيف تعمل

تقطيع النموذج. يقطّع البرنامج النموذج ثلاثي الأبعاد إلى طبقات رقيقة. يمكن رصّ قطع كثيرة معًا، بل تكديسها، لملء حجم البناء كله.
تسخين الغرفة. تُبقي السخّانات سرير المسحوق أسفل درجة انصهاره بقليل، نحو 170 °C للنايلون 12. فلا يحتاج الليزر بعدها إلا إلى إضافة قليل من الطاقة.
فرد طبقة. يرتفع مكبس التغذية، وتمسح أداة إعادة الطلاء (Recoater، أسطوانة أو شفرة) طبقة رقيقة من المسحوق، عادةً 0.1 مم، عبر منطقة البناء.
صهر الشريحة. ليزر توجّهه مرايا سريعة يرسم المقطع العرضي للقطعة. يلبّد الحبيبات (يدمجها بصهر جزئي) مع بعضها ومع الطبقة التي تحتها.
الإنزال والتكرار. ينزل مكبس البناء بمقدار طبقة واحدة، وتتكرر الخطوات من 3 إلى 5. يبقى المسحوق غير المنصهر في مكانه ويسند كل بروز.
التبريد والاستخراج والتنظيف. تبرد كتلة المسحوق، المسماة الكعكة (Cake)، ببطء، وغالبًا بقدر مدة الطباعة تقريبًا. ثم تستخرج القطع، وتنفخ عنها المسحوق العالق، وتخلط المسحوق المتبقي بمسحوق جديد لإعادة استخدامه.

حقائق أساسية

المواد: النايلون (PA12 وPA11) قبل كل شيء؛ وكذلك النايلون المدعّم بالزجاج أو الكربون، وTPU المرن، والبولي بروبيلين، وPEEK المقاوم للحرارة العالية
القطع النموذجية: نماذج أولية وظيفية، أغلفة، وصلات انطباقية ومفصلات حية، مجارٍ هوائية، دعامات، دعامات وقبضات مخصصة
حجم القطعة: نحو 15–30 سم للضلع في الآلات المكتبية؛ والآلات الصناعية حتى نحو 70 سم
الدقة: نحو ±0.3 مم، أو نحو ±0.3% في القطع الكبيرة
تشطيب السطح: مطفأ وحبيبي قليلًا، يشبه ورق الصنفرة الناعم؛ وغالبًا يُصبغ أو يُدحرج أو يُصقل بالبخار
حجم الدفعة المناسب: من قطعة واحدة إلى بضعة آلاف؛ والبناء الواحد يتسع لعشرات إلى مئات القطع الصغيرة
كلفة العدّة والآلة: بلا أدوات قالبية؛ والأنظمة المكتبية تكلّف عشرات آلاف الدولارات، والصناعية مئات الآلاف
السرعة: نحو نصف يوم إلى يوم للبناء الواحد، إضافة إلى عدة ساعات أو أكثر من التبريد