Selective Laser Sintering

Zie je FDM als de doe-het-zelver en SLA als de kunstenaar, dan is SLS (Selective Laser Sintering) het gereedschap van de ingenieur. Deze technologie is al tientallen jaren een vaste waarde in de wereld van snelle prototypes maar wordt nu ook veel ingezet voor uiteindelijke productie. Terwijl andere methodes vaak balanceren tussen sterkte en ontwerpvrijheid, maakt SLS het verschil: printen met poeder.

SLS-onderdelen zijn niet zomaar plastic proefstukken. Het zijn sterke, functionele onderdelen die zich dikwijls kunnen meten met spuitgietwerk. Je vindt ze in alles: van protheses en brillen tot luchtkanalen in vliegtuigen. De truc zit in het materiaal (meestal nylon) én hoe het samengesmolten wordt.

Hoe werkt dat sinteren juist?

SLS is een poederbedtechniek. De printer heeft een grote bouwkamer die tot net onder het smeltpunt van het poeder wordt verwarmd. Dat is belangrijk: heel de kamer is warm, zodat de laser nog maar weinig extra warmte hoeft toe te voegen om het poeder te laten smelten.

Het proces start met een recoater (rol of mes) die een heel dun laagje poeder (vaak slechts 0,1 mm) verdeelt over het bouwplatform. Dan komt de CO2-laser in actie. Die scant de doorsnede van het onderdeel. Waar de laserstraal het poeder raakt, komt net genoeg energie vrij om de poederdeeltjes aan elkaar te laten smelten (sinteren). Die stollen samen tot één stuk.

Is een laag klaar, dan zakt het platform een beetje en legt de recoater weer een nieuw laagje aan. Zo herhaalt dit proces zich honderden tot duizenden keren, tot het poederblok vol onderdelen zit.

Het voordeel: printen zonder support

Het grote voordeel van SLS tegenover FDM of SLA is dat je geen steunmateriaal nodig hebt. Bij de andere technieken zouden zwevende delen instorten. Bij SLS zit elke geprinte laag stevig in het losse poeder errond.

Dankzij die zelfdragende werking mogen ontwerpers volledig losgaan. Je kan ingewikkelde schakels, kettingen of scharnieren printen die meteen werken, of zelfs interne kanalen voor lucht en vloeistof. Zolang het losse poeder er achteraf uit kan, is bijna alles mogelijk.

Nesting: efficiënt produceren

Omdat je geen supports hebt, kan je de printkamer van een SLS volledig opvullen. Dat heet nesting. Je kan onderdelen in de X-, Y- en Z-richting stapelen met alleen wat poeder ertussen. Zo print je in één keer makkelijk honderden unieke stukken. Daardoor is SLS een van de weinige printtechnieken waarmee kleine series (tot wel 1000 stuks) echt rendabel zijn.

Materialen: Nylon voert de boventoon

Bijna 90% van alle SLS-prints is gemaakt van Polyamide (Nylon). Dat is vooral omdat het materiaal stevig is en goed presteert.

• PA12 (Polyamide 12): De industriestandaard: wit, heel sterk, slagvast, bestand tegen chemicaliën en een beetje flexibel (ideaal voor klikverbindingen).
• PA11: Gemaakt uit ricinusolie (biogebaseerd). Dit materiaal is wat taaier en elastischer dan PA12, het splintert minder snel. Perfect voor protheses en flex-scharnieren.
• Alumide: Een mengsel van nylon en aluminiumpoeder. Geeft het geprinte stuk een metaalglans, maakt het stijver en beter geleidend voor warmte.
• TPU: Flexibel poeder voor rubberachtige toepassingen, al is het minder eenvoudig te verwerken dan nylon.

De Cake en Nabewerking

Printen is maar de helft van het werk. Na het printen moet de volledige bouwkamer (de 'cake') rustig afkoelen. Dat kan tot wel 12 tot 24 uur duren. Koel je te snel af, dan krijg je vervormingen door de temperatuurschok.

Na het afkoelen worden de onderdelen uitgegraven uit het poederblok. Daarna worden ze gezandstraald voor de allerlaatste poederrestjes te verwijderen. Het eindresultaat voelt aan als een suikerklontje of fijn schuurpapier. Omdat nylon poreus is, laten die witte stukken zich vlot kleuren in een dompelbad.

Wanneer kies je voor SLS?

Kies SLS als je vooral een functioneel onderdeel wil. Moet het deel écht gebruikt worden in een toestel, een klikverbinding hebben of slijtvast zijn? Dan ben je met SLS vaak beter af dan met FDM of SLA. Het is ook ideaal voor complexe vormen die niet te ondersteunen zijn. Hou er wel rekening mee dat het oppervlak iets ruwer blijft en minder blinkt dan bij SLA.