Особенность выборочного теплового спекания SHS заключается в том, что вместо лазера используется тепловое излучение, которое пропускается через специальную маску. Особенность данной маски в том, что тепло пропускается только в нужные места в зависимости от того, каково сечение модели для данного слоя. По сравнению с лазерным спеканием эта технология более экономична, поскольку действие лазера заменено тепловым излучением инфракрасного диапазона. Технология предполагает использование термопластичного порошка.

Особенности технологии

Инфракрасное излучение – это излучение с длиной волны примерно 700 нм – 1 мм, при этом человек его не видит. Особенность этого типа излучения в том, что в зависимости от длины волны будет поглощаться или отражаться все излучение. То есть для технологии можно выбрать два материала, один из которых будет пропускать тепло, а второй – отражать его. Суть процесса заключается в том, что берется пластина, созданная из кварцевого стекла, на которой печатается изображение. Оно должно соответствовать инвертированному сечению модели для данного слоя. Печать ведется не лазером, а специальным веществом, которое отражает излучение.

Пластину помещают между источником излучения и подложкой, на основе которой строится модель. Те участки детали, которые печать не трогают, пропускают тепло, запекая тем самым порошок, а остальные области просто отражают его. Затем стекло нужно очистить, после чего выполняется печать нового слоя. Особенность данной технологии в том, что запекание одного слоя занимает в среднем пару секунд, в то время как работа лазером длится секунд десять. Применение именно инфракрасных волн объясняется тем, что они имеют более однородную структуру, да и управлять ими проще. После того, как слой сформировался, платформа передвигается вниз, и слой порошка наносится заново автоматизированным роликом.
Технология SHS хороша и тем, что процесс производства детали более простой и легкий. Так, при лазерном спекании нужно ждать, пока деталь будет формироваться постепенно, то есть лазер должен обогнуть каждую точку формируемой детали, что сказывается на времени выполнения процесса. Технология SHS в некотором роде решает эту проблему, поскольку формирование слоя ведется одновременно.

Преимущества технологии

Метод SHS имеет ряд отличительных особенностей:

• 3D-печать выполняется с низкой себестоимостью.
• Минимальная толщина стенки слоя – 1 мм.
• С помощью технологии SHS можно печатать даже сложные объекты, которые требуют внимательного продумывания формы и высокой детализации.
• Оставшийся после печати материал может использоваться повторно, что удешевляет процесс.
• Использование именно выборочного спекания позволяет сэкономить на стоимости и габаритах устройств, при этом можно создавать даже настольные печатающие устройства.

К недостаткам технологии можно отнести низкую энергетическую отдачу, из-за чего расходных материалов в данном методе гораздо меньше. Да и сами модели часто требуют дополнительного обжига, чтобы достичь большей прочности.

Как работает SHS?

Технология SHS предполагает, что при формировании детали используется термический лазер и термопластичный порошок, который является основным расходным материалом. Этот метод хорош для производства сложных деталей, которые отличаются необычными геометрическими формами или наличием движущихся частей. Технологию SHS уже давно оценили профессиональные инженеры, дизайнеры, архитекторы, конструкторы, а также специалисты образовательной сферы. Принцип работы SHS следующий:

• Сначала в программе CAD выполняется макет детали.
• Затем изделие нарезается на слои, после чего изображение загружают в принтер.
• Формирование объекта происходит слой за слоем обработкой направленным тепловым потоком, благодаря чему воздействие выполняется на исходный материал только там, где это нужно.

В результате спекания SHS непрочная заготовка превращается в прочное тело, которое обладает определенными свойствами. Во время данного процесса удаляются газы, которые скапливались на поверхности частиц, и различные примеси, снимаются остаточные напряжения на участках между частицами.

Основные материалы

В основе технологии SHS лежит применение термопластичного порошка. Особенность этого материала в его пористости, благодаря чему можно создавать изделия, в которых будут меняться физико-химические и механические свойства. Пористые изделия, полученные в результате однократного спекания, отличаются меньшей тепло- и электропроводностью и низкой сопротивляемостью коррозии и небольшой прочностью. Однако повторное спекание позволяет получить детали, свойства которых будут усиливаться, а значит, и сфера их применения будет расширяться.

Принтеры SHS

Особенность данной технологии – в возможности сделать процесс печати более экономичным. Кроме того, был создан специальный профессиональный настольный трехмерный принтер, который работает на основе SHS. На основе такого устройство можно создавать прототипы размером 200 х160 х140 мм при минимальной толщине слоя 100 мкм. Данные могут передаваться посредством USB-соединения. Стоимость настольного принтера SHS составляет от 950000 рублей.

Идея создания подобного прибора возникла у Фредерика Тьеллесена и Андерса Хартманна, которые в поисках темы для диссертации наткнулись на свойства 3D-печати. Они работали с прототипированием, однако о 3D-принтерах практически ничего не знали. С изучения данной сферы они и начали создание устройства, которое может одинаково успешно производить объекты на уровне профессиональных принтеров. Технология была хороша тем, что, во-первых, позволяла создавать даже сложные детали, а во-вторых, можно было одновременно распечатывать несколько 3D-моделей. К тому же прибор оснащается удобной станцией очистки, которая проста в применении и экономит около 90% порошка.

---