Аддитивные технологии

Подробный обзор 3D-принтера Sinterit Lisa Pro и сравнительный анализ качества его печати с другими SLS 3D-принтерами

Sinterit Lisa Pro, улучшенная версия 3D-принтера Sinterit Lisa — бесспорный лидер в категории «Лучший настольный SLS 3D-принтер» лета и осени 2019. В этой статье мы рассказываем о его характеристиках, особенностях, отличиях от предыдущей модели, возможностях применения. Основа этого обзора: проведенный в лабораториях Top 3D Group сравнительный анализ качества печати Lisa Pro и аналогов, SLS 3D-принтеров схожего формата других производителей.
16 апреля 2019

О технологии
Sinterit Lisa Pro — новейший настольный SLS 3D-принтер, который в 2019 году представила польская компания Sinterit. Перед обзором кратко рассмотрим саму технологию выборочного лазерного спекания (SLS), по которой работает данная модель.

Технология SLS предназначена для создания функциональных прототипов и мелких партий готовых изделий из синтетических порошков. Она основана на последовательном спекании слоев порошкового материала с помощью лазеров высокой мощности.

Перед началом печати порошкообразный материал разогревается так, чтобы его температура не превышала температуру плавления материала. Построение объекта происходит послойно, снизу вверх. Порошок подается в камеру построения, где лазерный луч спекает слой изделия согласно заданной цифровой модели. После спекания в камеру подается следующая порция порошка для образования нового слоя. Во время конструирования платформа принтера плавно опускается вниз строго по толщине печатного слоя.

Принцип работы SLM-технологии заключается в лазерном сплавлении металлического порошка. Рабочая камера принтера наполняется металлическим порошком при помощи специального подающего механизма. Порошок затем распределяется по рабочей платформе очень тонкими слоями посредством ровняющей лопатки.

Затем мощный лазер соединяет двухмерные кусочки будущего изделия путем селективного (выборочного) сплавления порошкообразного материала. Потом платформа опускается (шаг равен толщине одного слоя), и ровняющая лопатка распределяет новый слой порошка по поверхности. Процесс повторяется по полного построения изделия.

Камера, при печати по технологии SLM, заполняется инертным газом, что не дает металлу вступать в реакцию с атмосферным кислородом. В качестве материала печати используются порошковые стали, кобальт-хромовые и другие сплавы, титан, драгоценные металлы.

SLS-технология позволяет получить модель с высоким модулем упругости при растяжении и качественной поверхностью, не требуя опорных конструкций при печати и позволяя избежать видимой слоистости деталей. Но есть у этой технологии и минусы — высокая стоимость оборудования и материалов печати, по сравнению с другими технологиями.

Для наглядности, мы решили составить сравнительную таблицу наиболее популярных технологий 3D-Печати.

Критерий

Лазерная Стереолитография

Селективное Лазерное Спекание

Селективное Лазерное Плавление

Моделирование методом наплавления

Обозначение

SLA

SLS

SLM

FDM

Принцип работы

Ультрафиолетовое отверждение (Полимеризация)

Лазерное спекание

Лазерное плавление

Экструзия расплавленного филамента

Материалы печати

Полимеры/фотоотверждаемые жидкие вещества

Реакционно-способные порошковые полимеры (полиамиды, TPU, TPE)

Различные металлические сплавы

Термопластичные полимеры в форме нити (филамент) такие как PLA, ABS.

Преимущества

● Высокое разрешение печати

● Высокая степень автоматизации процессов

● Отсутствие поддержек

● Качественное прототипирование

● Печать подвижных элементов

● Прочность напечатанных изделий

● Низкая стоимость

Недостатки

● Узкий ассортимент доступных материалов

● Высокие затраты на тех. обслуживание

● Низкая скорость печати

● Высокая стоимость

● Необходимость печати с поддержками

● Термоусадка филамента

Применение

● Прототипы со сложной внутренней геометрией

● Стоматологические модели

● Образование

● Функциональные прототипы

● Медицинские модели

● Прототипирование подвижных элементов

● Автомобильная и авиационная промышленность

● Функциональные элементы

● Быстрое прототипирование

● Образование

● Мелкосерийное производство

Толщина слоя

0,05 - 0,15 мм

0,060 - 0,15 мм

0,02 - 0,1 мм

0,1 - 0,3 мм

Печать без поддержек

не всегда необходимо

да

не всегда необходимо

нет

Печать изделий с подвижными элементами

нет

да

no

не всегда возможно (пониженная точность)

Хотя метод селективного лазерного спекания существует с середины 80-х годов, его применение в 3D-печати сдерживалось давними патентами и высокой стоимостью использования технологии. Так продолжалось до 2014 года, когда польская компания Sinterit, занимающаяся производством 3D-принтеров, представила настольный SLS-принтер Lisa по чрезвычайно низкой цене.

С тех пор многие компании, такие как Formlabs, решили выйти на рынок 3D-печати с применением SLS-технологии, но лишь нескольким удалось достичь успеха. Sharebot предлагает SnowWhite, а Sintratec продает S1. Тем временем Sinterit представил уже вторую, усовершенствованную модель.

«В 2014 году Sinterit была первой компанией, представившей свой настольный SLS-принтер. И он стал самым доступным SLS-принтером для своего времени», — рассказывает Конрад Гловацкий, соучредитель компании Sinterit. «Это положило начало совершенно новому сегменту настольных SLS-принтеров: эта технология, стала доступна для всего спектра отраслей и сейчас предоставляет неограниченные творческие возможности для дизайнеров и инженеров. За последние 3 года мы использовали 3 тонны порошка, напечатали 20000 моделей, и теперь, благодаря этому опыту, наша команда экспертов SLS делает еще один шаг вперед — мы запускаем вторую, еще более мощную машину».
Особенности модели

К особенностям 3D-принтера Sinterit Lisa Pro относятся не только увеличенная камера печати и возможность подачи инертного газа — новый принтер способен печатать большие модели, размер деталей может доходить до 32 см, при расположении модели по диагонали в камере печати.

Как и на предыдущей модели Lisa, на этом SLS 3D-принтере можно печатать высокоточные и состоящие из нескольких частей детали в сборе за один цикл печати, без использования поддержек. Поддержкой выступает сам материал — порошок, который окружает модель.

«Я использую Sinterit Lisa уже целый год, и я очень доволен своим выбором. модель дает мне возможность печатать сложные конструкции быстро, качественно и сравнительно недорого. Теперь я не могу дождаться, чтобы опробовать новую модель, которая даст мне еще больше возможностей для экспериментов с материалами и крупногабаритными моделями», — рассказал профессор Восточно-Саксонского университета прикладных наук Цвиккау, доктор технических наук, Риго Херольд.

Примечательной особенностью Sinterit Lisa Pro, отличающей его от предыдущей модели Lisa и многих конкурентов, является встроенная подача азота или аргона в камеру печати для вытеснения оттуда атмосферного воздуха.
Отсутствие агрессивной для разогретого лазером пластика кислородной среды позволяет использовать порошок РА11 Onyx — он обеспечивает лучшие характеристики по прочности и жесткости получаемых деталей, по сравнению со стандартным РА12, но печатать им можно только в инертной атмосфере.

Sinterit Lisa Pro также может работать с эластичными Flexa Black и термопластичным полиуретаном TPU, для изготовления резиноподобных деталей. Также компания выпустила Flexa Grey, обеспечивающий улучшенную гибкость. Принтером поддерживаются все выпускаемые SLS-порошки Sinterit.

Если SLS-порошок в процессе печати не был использован, его можно использовать повторно, с добавлением свежего порошка. Повторно можно использовать до 70% порошка для РА11 и РА12, и до 100% при использовании ТРЕ или Flexa.

 

Сравнительный тест

 

О принтерах

 

Мы провели сравнение деталей, напечатанных принтерами Sinterit Lisa Pro, Shining 3D EP-P3850 и EOS Formiga P100.

Все три принтера печатают по технологии SLS, но имеют много отличительных черт. В этот обзор они попали как раз из-за отличий: стоимости, механики привода лазерного луча и нанесения порошка.

У Sinterit Lisa Pro лазер перемещается по направляющим, на которых ездит каретка с самим лазером, механика напоминает перемещение печатающей головы FDM-принтера.
У более дорогих Shining и EOS Formiga луч лазера перемещает внутренняя система подвижных зеркал. Отличие этих двух методов движения лазера в том, что перемещение каретки с лазером дает меньшую скорость печати, но не требует применения сложной системы перенаправления луча, что делает принтер более медленным, но и гораздо более простым и надежным, а также значительно снижает его стоимость.
Еще одно отличие: камера печати Sinterit Lisa Pro меньше, чем у испытанных более дорогостоящих аналогов.
О моделях

Для проведения сравнительного теста мы взяли пять цифровых моделей, каждую из которых напечатали на Sinterit Lisa Pro, Shining3D EP-P3850 и EOS Formiga P100, после чего произвели замеры отклонения размеров от данных цифровой модели.

Две из этих моделей были предоставлены компанией Sinterit, это их стандартные образцы для проверки качества печати, остальные найдены на сайте thingiverse.com — они тоже предназначены для тестов точности, имеют сложные поверхности и элементы и прекрасно подходят для этой задачи.

Моделями 1 и 6 послужили вытянутые пластины материала, это стандартная форма заготовок для проведения испытаний материала на предел прочности продольного растяжения. Моделями 2 и 3 — пружинные амортизаторы для печати упругими пластиками. Модели 4 и 5 — специально спроектированные тестовые образцы с деталями разных геометрических форм, толщин, радиусов и расстояний, выступами и отверстиями, созданные для проверки точности печати.

У каждой детали мы измерили, прежде всего, высоту и ширину. Кроме того, на некоторых моделях измеряли также диаметры, зазоры, толщины и произвольные элементы, до которых можно было беспрепятственно добраться электронным штангенциркулем, чтобы ничего не мешало сделать наиболее точный замер.

Для примера проиллюстрирован процесс снятия мерок с детали номер 3.
Замеры производились электронным штангенциркулем с точностью 0,01 миллиметра.

 

Результаты сравнительной печати

Из представленного материала видно, что отклонения от заданных размеров не локализованы на одном конкретном принтере. Погрешность в сотых долях миллиметра может зависеть также от качества измерительного инструмента.

В первую очередь отклонения связаны с наклоном и расположением деталей в камере принтера, качеством и размером фракции полиамида, количеством циклов повторного использования порошка (Lisa PRO: 3 цикла, Shining: 5 циклов, EOS: 1 цикл) и только потом с характеристиками самого принтера.
Выводы
Результаты тестовой печати говорят нам о том, что размеры напечатанных деталей находятся в пределах небольшой погрешности в сотые доли миллиметра и зависят не столько от самого оборудования, сколько от других факторов. А значит по итогу, Lisa Pro составляет достойную конкуренцию другим, более крупным и дорогим SLS-принтерам, предоставляя аналогичное качество печати при меньших издержках.

С помощью принтера Lisa Pro можно напечатать как функциональные детали, так и прототипы, различные виды моделей — как жестких, так и гибких конструкций. Эта возможность помогает ему найти многие и иногда неожиданные применения — от тестовых и полнофункциональных образцов механических деталей, корпусов и соединительных элементов, до всевозможных декоративных изделий, интерьерных украшений и даже деталей одежды.

Отпечатанные на SLS-принтере изделия полностью функциональны, выдерживают относительно высокую температуру и механические нагрузки, могут работать в агрессивных химических средах, таких как бензин, масла, кислоты, что еще сильней увеличивает количество областей их применения.

Sinterit Lisa Pro предлагает дизайнерам, инженерам, малому и среднему бизнесу доступную возможность использовать все преимущества SLS-технологии 3D-печати без покупки полноразмерного промышленного оборудования и связанных с ним расходов.

Резюмируя написанное выше: применение Sinterit Lisa Pro можно найти практически на любом производстве, любого размера и направления, но более всего там, где необходимо штучное и мелкосерийное изготовление деталей из термопластичных полимеров.

Прочитать полную версию статьи и ознакомиться со всеми деталями сравнительного теста можно по короткой ссылке: https://tinyurl.com/sinterit

Приобрести Sinterit Lisa Pro и сопутствующее оборудование можно в Top 3D Shop — розничном подразделении Top 3D Group, ведущего интегратора аддитивного оборудования в России.

Список используемых источников:

1. 2019 Sinterit Lisa Pro SLS 3D Printer – Review the Specs // [Электронный ресурс] : All3dp – Электрон. дан. – all3dp.com – Режим доступа: https://all3dp.com/1/sinterit-lisa-pro-review-sls-3d-printer-specs-price/ (дата обращения: 02.09.2019).

2. Sinterit Upgrades Desktop SLS 3D Printers // [Электронный ресурс] : Engineering – Электрон. дан. – engineering.com – Режим доступа: https://www.engineering.com/3DPrinting/3DPrintingArticles/ArticleID/17409/Sinterit-Upgrades-Desktop-SLS-3D-Printers.aspx?ENGCOM= (дата обращения: 02.09.2019).

3. Sinterit Blog // [Электронный ресурс] : Sinterit – Электрон. дан. – sinterit.com – Режим доступа: https://www.sinterit.com/blog/ (дата обращения: 02.09.2019).