Lição 8.3MoldarCapítulo 8 · Manufatura aditiva

Sinterização seletiva a laser (SLS)

Um laser funde pó de náilon em um leito; o pó solto sustenta a peça (fusão em leito de pó)

A sinterização seletiva a laser (SLS) usa um laser para fundir pó fino de plástico, geralmente náilon, uma camada fina por vez. O pó solto em volta da peça a sustenta, então não são necessários suportes. É importante porque faz peças de plástico resistentes e funcionais em lotes pequenos, como estruturas de drones, dutos e órteses sob medida.

Foto: newman72, CC BY 2.0, via Wikimedia Commons

Câmara de construção SLS em seção transversal: laser, aquecedores, recobridor, pistões e póOs números em círculo correspondem às etapas abaixo; as etapas 3 a 5 se repetem a cada camada.

Como funciona

Fatie o modelo. O software fatia o modelo 3D em camadas finas. Muitas peças podem ser agrupadas, até empilhadas, para ocupar todo o volume de impressão.
Aqueça a câmara. Aquecedores mantêm o leito de pó logo abaixo do ponto de fusão, cerca de 170 °C para o náilon 12. O laser só precisa então acrescentar um pouco de energia.
Espalhe uma camada. O pistão de alimentação sobe, e um recobridor (um rolo ou lâmina) espalha uma camada fina de pó, geralmente de 0,1 mm, pela área de construção.
Funda a fatia. Um laser, guiado por espelhos rápidos, percorre a seção transversal da peça. Ele sinteriza os grãos (funde-os derretendo-os em parte) entre si e com a camada de baixo.
Desça e repita. O pistão de construção desce uma camada, e as etapas 3 a 5 se repetem. O pó não fundido fica no lugar e escora cada saliência.
Resfrie, escave, limpe. O bloco de pó, chamado de bolo (cake), esfria devagar, muitas vezes por quase o mesmo tempo que a impressão levou. Depois você escava as peças, remove o pó aderido com jato e mistura o pó que sobrou com pó novo para reutilizá-lo.

Dados-chave

Materiais: Náilon (PA12, PA11) acima de tudo; também náilon com carga de vidro ou carbono, TPU flexível, polipropileno e PEEK de alta temperatura
Peças típicas: Protótipos funcionais, carcaças, encaixes por pressão e dobradiças integradas, dutos, suportes, órteses e empunhaduras sob medida
Tamanho da peça: Cerca de 15–30 cm por lado em máquinas de bancada; máquinas industriais até cerca de 70 cm
Precisão: Cerca de ±0,3 mm, ou cerca de ±0,3% em peças maiores
Acabamento superficial: Fosca e levemente granulosa, como lixa fina; muitas vezes tingida, tamborilada ou alisada com vapor
Tamanho de lote adequado: De 1 a alguns milhares de peças; uma impressão pode conter de dezenas a centenas de peças pequenas
Custo de ferramental e máquinas: Sem ferramental; sistemas de bancada custam dezenas de milhares de dólares, sistemas industriais centenas de milhares
Velocidade: Cerca de meio dia a um dia por impressão, mais várias horas ou mais de resfriamento

Pontos fortes e limites

Pontos fortes

Sem suportes, então as peças podem ser encaixadas e empilhadas para ocupar todo o volume
Peças de náilon resistentes e tenazes, quase tão fortes entre camadas quanto ao longo delas
Formas complexas: treliças, canais internos, até dobradiças impressas já montadas
Baixo custo por peça quando a impressão está cheia

Limites

Máquinas e pó custam muito mais que FDM
Superfície áspera e levemente porosa que precisa de acabamento e pode absorver sujeira
Longo tempo de resfriamento antes de poder desempacotar as peças
Manuseio de pó, que gera poeira, e é preciso adicionar um pouco de pó novo a cada impressão

Onde é usado

AeroespacialDutos de ar e suportes para aviões e drones
MedicinaÓrteses sob medida, encaixes de próteses, guias cirúrgicos
Produtos de consumoArmações de óculos, artigos esportivos, carcaças de pequenos lotes
AutomotivoProtótipos, clipes, dutos e peças de produção em baixo volume
IndústriaGarras de robô, gabaritos e dispositivos de fixação, peças de reposição

Como reconhecê-lo

Uma superfície fosca, levemente arenosa, muitas vezes off-white, cinza ou tingida de preto.
Sem marcas de suporte em lugar nenhum, mesmo sob saliências acentuadas.
Linhas de camada suaves e discretas em superfícies curvas, bem menos visíveis que as estrias do FDM.
Pequenos furos de escape em peças ocas, deixados para o pó preso poder ser despejado.

Compare com

FDM8.1máquinas bem mais baratas, mas precisa de suportes e dá peças mais fracas e menos uniformes.Fusão em leito de pó a laser8.4a mesma ideia de leito de pó com metal; funde o pó por completo, precisa de suportes e custa muito mais.Moldagem por injeção2.1bem mais barata por peça acima de alguns milhares de unidades, mas precisa de um molde de aço caro.

Assista

Dr. D-Flo · O princípio da SLS explicado para iniciantes

Formlabs Support · Dentro da máquina: laser, recobridor e aquecimento

Vision Miner · O fluxo de trabalho completo, da impressão à escavação e ao jateamento

EOS 3D Printing · SLS industrial usada em produção seriada

Veja fotos reais

Wikipédia: Sinterização seletiva a laser — esquema do processo com legendas e fotos de peças de SLS
Busca de fotos no Wikimedia Commons

Lembre-se

A SLS funde pó de plástico com um laser, camada por camada, dentro de um leito aquecido.
O pó solto sustenta a peça, então não são necessários suportes e as peças podem ser empilhadas.
As peças saem resistentes, mas granulosas, e precisam de horas de resfriamento e limpeza.