La trappola del nome: non tutta la stampa 3D laser è metallo
SLS e SLM appartengono entrambe alla famiglia della fusione su letto di polvere e usano un laser per costruire il pezzo strato dopo strato da un letto di polvere sciolta, ed è per questo che chi acquista presume spesso che stampino lo stesso tipo di particolare. Non è così.
La SLS fonde polvere plastica, quindi il risultato è un componente polimerico tenace. La SLM fonde completamente polvere metallica, quindi il risultato è un vero pezzo in metallo. Confondere i due porta a preventivi sbagliati, tempi sbagliati e aspettative errate sulla resistenza: la distinzione conta fin dal primo colloquio.
Come funziona la SLS: sinterizzazione della polvere polimerica
La sinterizzazione laser selettiva stende un velo sottile di polvere polimerica, di solito nylon PA11 o PA12, sull'area di costruzione e usa un laser CO2 o a fibra per fondere la sezione senza portare i grani alla fusione completa. Lo strato resta dell'ordine di un decimo di millimetro, e il ciclo si ripete fino a completare l'altezza del pezzo.
La polvere non sinterizzata sostiene il pezzo mentre cresce, quindi la SLS non richiede strutture di supporto, e la polvere circostante viene setacciata e riciclata per la costruzione successiva. Il pezzo finito è un componente in nylon solido e leggermente poroso, con buona resistenza all'urto e agli agenti chimici, pronto all'uso senza finiture strutturali.
Come funzionano SLM e DMLS: fusione della polvere metallica
La fusione laser selettiva, nota anche come DMLS, stende un velo sottile di polvere metallica come acciaio inossidabile, titanio o alluminio e usa un laser a fibra ad alta potenza per fondere completamente quello strato in un bagno liquido che solidifica in metallo denso.
Poiché il metallo è davvero fuso, ogni strato si salda in una struttura pienamente densa, vicina a quella di un semilavorato. Di norma servono supporti per gestire il calore e gli sbalzi, e il pezzo esce da una massa di polvere sciolta che viene poi rimossa e riciclata.
Famiglie di materiali e cosa si può stampare
La SLS lavora su polimeri tecnici: nylon non caricato e caricato con fibra di vetro, TPU per la flessibilità e compositi speciali. Ne derivano pezzi leggeri, isolanti e resistenti alla corrosione, facili da post-processare. Il limite non è la resistenza ma la temperatura di esercizio, che resta molto sotto quella di una lega metallica.
La SLM lavora su vere leghe metalliche: acciai inossidabili, acciai da utensili, titanio, alluminio e superleghe a base nichel. Questo apre la strada a particolari che conducono, dissipano calore, resistono al fuoco e portano carichi strutturali che nessun polimero potrebbe reggere, con densità prossima al 100 per cento dopo il trattamento termico.
Resistenza, densità e anisotropia
Il nylon SLS è resistente per essere una plastica, con buona resistenza a fatica, ma resta un polimero: si rammollisce con il calore e non porta carichi di livello metallico. Le proprietà possono variare leggermente con l'orientamento di costruzione, e il modulo elastico resta un ordine di grandezza sotto quello dell'alluminio.
I pezzi SLM sono a tutti gli effetti metallo pieno, con proprietà meccaniche vicine al materiale laminato, anche se presentano una certa anisotropia tra direzione verticale e orizzontale di costruzione. Per applicazioni portanti, ad alta temperatura o conduttive solo la SLM è qualificata, e le prove meccaniche vanno comunque richieste sul lotto.
Precisione dimensionale e tolleranze
La SLS mantiene tolleranze tipiche intorno a più o meno 0,3 mm sui particolari piccoli, limitate dalla granulometria della polvere e dal leggero ritiro del nylon in raffreddamento. È eccellente per accoppiamento e funzione, non per precisione da forzamento: il progetto deve quindi prevedere un margine su ogni accoppiamento critico.
La SLM mantiene tolleranze più strette, spesso intorno a più o meno 0,1-0,2 mm, perché il metallo fuso solidifica in uno strato ben controllato. Si possono ottenere filettature e sedi per cuscinetti, anche se le quote critiche vengono spesso finite in CNC dopo la stampa per garantire planarità, concentricità e rugosità.
Finitura superficiale e post-lavorazione
I pezzi SLS hanno la caratteristica superficie opaca e granulosa dovuta alla polvere. Si tingono, si sabbiano a perla o si levigano, e la finitura basta per la maggior parte delle custodie e delle impugnature. La grana è uniforme su tutte le facce, senza differenze legate all'orientamento di costruzione.
I pezzi SLM escono ruvidi dalla macchina e possono richiedere distensione, rimozione dei supporti e lavorazione CNC dei riferimenti e dei fori. La superficie si migliora con sabbiatura o lucidatura, ma il post-trattamento del metallo è più impegnativo e costoso di quello dei polimeri, e va messo a budget fin dal preventivo perché può pesare molto sul costo finale.
Costi, tempi di consegna e volume di costruzione
La SLS è relativamente economica: la polvere polimerica costa poco, le macchine sono diffuse e un lotto di pezzi condivide una sola costruzione. È il default per prototipi in plastica e particolari funzionali di piccolo volume, con tempi di consegna nell'ordine dei giorni. Il costo a pezzo resta basso anche perché non serve manodopera per rimuovere supporti.
La SLM costa di più per pezzo, perché polvere metallica, laser ad alta potenza e atmosfere di gas inerte sono costosi e le costruzioni sono più lente. Conviene quando lavorare la stessa geometria in asportazione sprecherebbe materiale o sarebbe impossibile, in genere su volumi da bassi a medi e su geometrie che la fresa non raggiunge.
Quando la SLS è la scelta migliore
Scegli la SLS quando il pezzo è in plastica e richiede durabilità, complessità o un piccolo lotto senza attrezzatura. Condotti, custodie, dime e particolari con cerniere viventi sono applicazioni naturali per la SLS, che li consegna già montati e pronti alla prova.
La SLS è ideale anche quando vuoi qualche decina di particolari funzionali identici, in fretta e a basso costo, o quando la geometria presenta canali interni ed elementi a scatto difficili da lavorare. Se il metallo non è necessario, la SLS è di solito la spesa più intelligente, perché evita sia l'attrezzatura sia la finitura metallica.
Quando la stampa metallica SLM è la scelta migliore
Scegli la SLM quando l'applicazione esige vero metallo: staffe strutturali, scambiatori di calore, collettori, strumenti chirurgici e particolari reticolari leggeri che devono resistere a carico e temperatura. In questi casi la plastica non è un compromesso accettabile, nemmeno nel prototipo.
La SLM vince anche sull'accorpamento, unendo più componenti lavorati in un solo assemblaggio stampato, e sulla produzione di piccolo volume di particolari metallici complessi che la lavorazione tradizionale renderebbe lenta o dispendiosa. Confrontala con la CNC prima di decidere, perché le forme metalliche semplici costano spesso meno se lavorate, e il preventivo deve includere supporti e finitura.
Come FabProto supporta entrambe le tecnologie
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