Sinterizzazione laser selettiva (SLS): tutto quello che c’è da sapere

La sinterizzazione laser selettiva (SLS) è una delle tecnologie impiegate nella stampa 3D. Come funziona questa tecnologia? Quali materiali possono essere utilizzati? Ti diciamo tutto qui di seguito!

Lo sviluppo delle tecnologie di sinterizzazione laser selettiva o SLS ha avuto inizio negli anni ‘80. Il Dr. Carl Deckard e il Dr. Joe Beaman della University of Texas di Austin (USA) hanno sviluppato le basi delle tecnologie di fusione a letto di polvere. Queste tecnologie sono in grado di fabbricare prodotti con materiali multipli, dai polimeri ai metalli, grazie all’utilizzo di un laser. Quando facciamo riferimento specificamente a tecnologie SLS, parliamo di polimeri plastici, principalmente nylon. Tuttavia, negli ultimi anni le cose sono cambiate.

Carl Deckard e Joe Beaman hanno brevettato la sinterizzazione laser selettiva. Sono inoltre stati coinvolti nella creazione della DTM Corporation, ora parte di 3D Systems (dal 2001). Da allora sono emerse numerose aziende specializzate in tecniche di fusione a letto di polvere, tra cui la Farsoon Technologies, specializzata nell’SLS. Infine, va notato che un processo simile all’SLS era stato inventato e brevettato nel 1979 da R.F. Housholder, ma non è mai stato commercializzato.

Come funziona la sinterizzazione laser selettiva (SLS)?

Prima della stampa, l’oggetto da stampare è progettato utilizzando un software CAD (ad es. CATIA, SolidWorks, ProEngineer). Questo modello verrà quindi inviato a una stampante 3D in un formato digitale (file STL). La stampa avviene strato dopo strato, da polveri fuse, grazie alla temperatura generata da un laser CO2.

Per avviare il processo e preparare la stampante 3D SLS, il letto di polvere e il piatto sono riscaldati a una temperatura inferiore a quella di fusione della polvere polimerica (1). Il primo strato di polvere viene depositato sul piatto di stampa (2). Quindi, un laser CO2 sinterizza in maniera selettiva le particelle di polimeri nella forma desiderata. L’intera sezione trasversa del componente è scansionata dal laser, in modo che la polvere si solidifichi (3). Quando lo strato è completo, il piatto si sposta verso il basso e la superficie della piattaforma viene rivestita ancora una volta di materiale. Il processo viene ripetuto fino al completamento del pezzo (4).

Dopo la stampa, i pezzi risultano interamente coperti dalla polvere. La camera di stampa deve raffreddarsi prima di poter passare alle fasi di pulizia e post-elaborazione. Il raffreddamento può richiedere fino a 12 ore. In seguito, i pezzi vengono puliti con aria compressa o con un’altra tecnica di pulizia e sono pronti per l’uso o per ulteriori lavorazioni.

Materiali per la sinterizzazione laser selettiva

Questa tecnologia permette di produrre oggetti servendosi di una vasta gamma di materiali, sebbene il processo di SLS fa utilizzo principalmente di polimeri di plastica. Il più diffuso è il poliammide PA 12, comunemente noto come nylon 12. La tecnologia può però produrre oggetti anche con polipropilene, Alumide, Carbonmide, PEBA, PA 11 e PEEK. È inoltre possibile aggiungere fibre di altri additivi ai materiali, come fibre di carbonio, vetro o alluminio, migliorando così la meccanicità dei pezzi.

La maggior parte degli utilizzi iniziali di questa tecnologia sono stati collegati allo sviluppo di prototipi. Man mano però che i materiali diventano più resistenti e i prezzi delle stampanti 3D SLS diventano più abbordabili, questo sta cambiando e si tende verso la produzione di parti finali.

Attori e sviluppi

La tecnologia SLS è impiegata in vari campi: design, settore automobilistico, aerospaziale, ingegneristico. Fino a pochi anni fa, i principali produttori di stampanti 3D a sinterizzazione laser selettiva erano 3D Systems ed EOS GmbH. Il secondo è stato l’unico produttore a includere macchine SLS in grado di stampare con termoplastiche dalle elevate prestazioni come PEEK. A partire dal 2014 è stato rilasciato il brevetto per questa tecnologia, quindi nel settore sono emersi numerosi attori. Da aziende nuove come Natural Robots e la sua macchina VIT a brand noti come Formlabs e la sua nuova Fuse 1. Questo dovrebbe democratizzare queste tecnologie e avvicinarle alle aziende operanti nel settore.

Per concludere, nel seguente video, il team di Xometry spiega in dettaglio la tecnologia:

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