Hvad skal køles i en 3D-printer? Forklaring af SLS, SLM, SLA og DLP

3D-printning dækker en bred vifte af teknologier, og deres kølekrav kan være meget forskellige. SLS, SLM/DMLS, SLA og DLP bruger alle forskellige tilgange til at bygge dele lag for lag. Afhængigt af systemdesignet kan den vigtigste varmekilde være en CO₂-laser, fiberlaser, UV-laser eller UV-lysmotor. Så hvad skal egentlig køles inde i en 3D-printer? Svaret afhænger mindre af printernavnet og mere af lyskilden, det optiske system og driftsforholdene.

SLS 3D-printning: CO₂- eller fiberlaserkøling
Selektiv lasersintring (SLS) bruger en laser til selektivt at sintre polymerpulver lag for lag. Afhængigt af maskinens arkitektur kan SLS-systemer bruge CO₂-lasere eller fiberlasere.
CO₂-lasere er blevet brugt i vid udstrækning i traditionelle polymer-SLS-systemer, mens nyere platforme også kan bruge 1064 nm fiberlasere. I begge konfigurationer kan laseren og relaterede komponenter generere varme under længerevarende drift og kan kræve dedikeret køling.
Praktisk anvendelse: En TEYU CW-6000 industriel køler bruges til at afkøl en 100W CO₂-laser i et SLS 3D-printsystem.

SLM/DMLS 3D-printning: Fiberlaser- og optikkøling
Selektiv lasersmeltning (SLM) og direkte metallasersintring (DMLS) bruger lasere til at smelte eller sintre metalpulver lag for lag.
Højtydende fiberlasere anvendes i vid udstrækning i additiv fremstilling af metal, mens multilaserarkitekturer kan introducere yderligere termiske belastninger, efterhånden som antallet af laserkilder stiger. Laser- og optiske komponenter kræver derfor stabil termisk styring under længerevarende printcyklusser.
Andre laserbølgelængder undersøges også til specialiseret metalbearbejdning. For eksempel kan grønne lasere omkring 515 nm tilbyde fordele til stærkt reflekterende materialer såsom kobber og kobberlegeringer.
Virkelig applikation: A TEYU CWFL-3000 fiberlaserkøler bruges med et dobbeltlaser-metaladditivt fremstillingssystem.

SLA 3D-printning: UV-laserkøling
Stereolitografi (SLA) bruger lys til selektivt at hærde flydende harpiks til faste lag. Afhængigt af printerarkitekturen kan lyskilden variere.
Nogle industrielle SLA-systemer bruger 355 nm UV-lasere, hvor laseren og de optiske komponenter er vigtige kølemål. Stabil temperaturkontrol kan bidrage til at opretholde ensartede driftsforhold under længere tids udskrivning.
Virkelig anvendelse: A TEYU CWUL-05 UV-laserkøler sørger for køling af en 3W, 355 nm UV-laser i en SLA 3D-printer.

DLP 3D-printning: Køling af UV-lysmotor
Digital Light Processing (DLP) 3D-printning bruger projiceret lys til at hærde et helt lag harpiks på én gang. Dets optiske system adskiller sig fra laserbaseret SLA, hvor lysmotoren og projektionskomponenterne spiller en central rolle.
Afhængigt af systemdesignet kan DLP-printere bruge UV- eller nær-UV-lyskilder, herunder 405 nm-systemer. Varme genereret af lysmotoren og de optiske komponenter kan påvirke driftsstabiliteten og kan derfor kræve dedikeret køling.
Anvendelse i den virkelige verden: En TEYU CWUL-05 UV-laserkøler bruges til at køle en 405 nm UV-lysmotor i et DLP 3D-printsystem.

Sådan vælger du en køler til en 3D-printer
3D-printteknologien er kun udgangspunktet, når man vælger en køleløsning.
Køleren skal tilpasses den faktiske varmeproducerende komponent og dens driftsforhold. Vigtige overvejelser omfatter:
* Kølekapacitet: tilstrækkelig til at fjerne den varme, der genereres af laseren eller lyskilden.
* Temperaturstabilitet: vigtig for ensartet drift under lange udskrivningscyklusser.
* Flow og tryk: skal opfylde kravene til den afkølede komponent.
* Driftsmiljø: Omgivelsestemperatur og installationsforhold kan påvirke køleeffekten.
* Driftscyklus: Kontinuerlig industriel udskrivning kan kræve stabil køling over længere perioder.
* Risiko for kondens: Kølevæsketemperaturen skal vælges passende til driftsmiljøet.

Kort sagt findes der ikke én køleløsning til alle 3D-printere. Den rigtige køler afhænger af, hvad der genererer varmen, hvad der skal køles, og hvordan systemet fungerer.
Fra CO₂- og fiberlasere i SLS og additiv fremstilling af metal til UV-lasere og lysmotorer i SLA og DLP leverer TEYU lukkede vandkøleløsninger til en række 3D-printapplikationer.