Инвертивное лазерное спекание

Исследователи инженерной школы колумбийского университета Columbia Engineering разработали технологию Inverted Laser Sintering (ILS) лазерной 3D-печати, который позволяет спекать несколько порошков в одном изделии. Это напоминает лазерную стереолитографию, но вместо жидкого фотополимера используется порошок.

Исследователи установили на 3D-принтере несколько прозрачных стеклянных пластин из боросиликатного стела, каждая из которых была покрыта тонким слоем различного пластикового порошка. Они опустили сверху печатную платформу и направили лазерный луч вверх через дно пластины. Этот процесс избирательно спекает порошок на печатную платформу в заранее запрограммированном шаблоне в соответствии с виртуальным чертежом. Затем платформа поднимается с расплавленным материалом и перемещается на другую пластину, покрытую другим порошком, где процесс повторяется. Это позволяет нескольким материалам быть либо объединенными в один слой, либо уложенными друг на друга. Тем временем предыдущая пластина пополняется новым слоем порошка.

В общем, лазер принтера направляется вертикально вверх и спекает частицы порошка, который тонким слоем предварительно распределяется на боросиликатном стекле. Затем подложка поднимается, добавляется слой свежего порошка, и процедура повторяется. Использование нескольких боросиликатных пластин, на которые наносятся разные материалы, позволяет с помощью этого метода создавать многосоставные объекты.

Исследователи создали образец из 50 слоев термопластичного полиуретана толщиной 2,18 мм со средней высотой слоя 43,6 мкм и мультисоставный отпечаток из нейлона и ТПУ со средней высотой слоя 71 мкм. Это продемонстрировало возможность производства более прочных и плотных материалов за счет прижимания пластины к подложке во время спекания.

Профессор Ход Липсон (Hod Lipson), один из разработчиков проекта поясняет: «Эта технология имеет потенциал для печати встроенных схем, электромеханических компонентов и даже компонентов роботов. Он мог бы изготавливать детали машин из градуированных сплавов, состав материала которых постепенно меняется от одного конца к другому, например лопатку турбины с одним материалом, используемым для сердечника, и другим материалом, используемым для поверхностных покрытий. Мы думаем, что это расширит возможности лазерного спекания для более широкого спектра отраслей промышленности, позволяя изготавливать сложные многоматериальные детали без сборки. Другими словами, это может стать ключом к переходу аддитивного производства от печати только пассивных однородных деталей к печати активных интегрированных систем».

Исследователи экспериментируют с металлическими порошками и смолами, чтобы создать детали с более широким диапазоном механических, электрических и химических свойств, чем это возможно с обычными SLS-системами сегодня.

Источник: Columbia Engineering