CNC3D-printer.com

CNC3D-printer.com


Статьи 3Dprinter Поиск МагазинРегистрация


Лазерная стереолитография (SLA)




Стереолитография (SLA или SL), является видом аддитивного производства моделей (по-другому 3D-печатью) и используется для производства моделей, прототипов и готовых изделий из жидких фотополимерных смол.

Термин «стереолитография» был введен в 1986 году Чарльзом В. Халлом, запатентовавшим метод и аппарат для изготовления твердых физических объектов за счет последовательного наслоения фотополимерного материала под воздействием ультрафиолета. Патент Халла описывал применение ультрафиолетового лазера, проецируемого на поверхность емкости, заполненной жидким фотополимером. Облучение лазером ведет к затвердеванию материала в точках соприкосновения с лучом, что позволяет вычерчивать контуры заданной модели слой за слоем.

В 1986 году Халл основал первую компанию 3D Systems Inc. На сегодняшний день 3D Systems является одним из мировых лидеров среди компаний-разработчиков и поставщиков технологий аддитивного производства.

3D-принтер, печатающий по технологии SLA, состоит из резервуара, в который налита специальная жидкость (фотополимер в который добавлен специальный реагент-отвердитель, и эта смесь напоминает всем известную эпоксидную смолу). При воздействии на эту жидкость специальным образом (лазер, УФ, ИК) жидкость превращается в твердый пластик.

Сверху в жидкость опускается специальная платформа, затем лазерный луч засвечивает области, подлежащие отвердению. В результате жидкость затвердевает и прилипает к платформе. Таким образом 3D-принтер создает первый слой предмета.

Лазер не может сразу создать всю модель, она создается последовательно тонкими слоями. Для используется подвижная подложка с отверстиями, которая с помощью микролифта-элеватора погружается в фотополимер на толщину одного слоя. Каждый слой представляет собой 2D изображение, вычерчиваемое лазером, согласно данным заложенным в трехмерной цифровой модели. Те участки, которые были под воздействием ультрафиолета – затвердевают.

Лазерная стереолитография (SLA)

После того, как один слой закончен, платформа погружается в бак с жидкой смолой на один слой (обычно от 0,05 мм до 0,15 мм). После выравнивания поверхности жидкого материала начинается процесс построения следующего слоя. Циклы повторяются до полного построения модели. После завершения постройки, модель погружают в химическую ванну, для удаления остаточного материала и, при необходимости, подвергают обработке в ультрафиолетовой печи до полного затвердевания фотополимера.

Стереолитография требует использования несущих конструкций, так называемых поддержек. Они служат для крепления части модели к основанию платформы и предотвращают деформацию строящейся модели. Опоры предусматриваются в файле, содержащем цифровую модель, и выполняются из того же фотополимерного материала. По сути, опоры являются временными элементами конструкции, удаляемыми вручную после завершения процесса изготовления. Не обходится и без существенных сложностей. Во-первых, требования к самому фотополимеру достаточно противоречивы:

Во-первых, чем более густым будет фотополимер, тем легче его полимеризовать, но сложнее обеспечить ровную поверхность после каждого шага погружения. Необходимо использовать специальную линейку, которая на каждом шаге проходит по поверхности жидкости и выравнивает ее. Большое количество отвердителя, который вводится в смолу, при фиксированной мощности лазера позволит уменьшить необходимое время воздействия, однако неизбежная фоновая засветка "портит" окружающий объем полимера и сокращает возможный срок его использования.

Во-вторых, полная полимеризация каждого слоя заняла бы немало времени, поэтому засветка производится до уровня, при котором слой приобретает лишь минимально необходимую прочность, а впоследствии готовую модель, предварительно промыв от остатков жидкого полимера, приходится облучать мощным источником в специальной камере, чтобы полимеризация достигла 100%. Именно золотая середина в технологии и компонентах является "ноу-хау" каждого производителя лазерных стереолитографов.

К главным преимуществам стереолитографии можно отнести:

  • очень высокое разрешение печати, которая по вертикали зависит в основном от возможностей элеватора, погружающего платформу, и обычно составляет 50-100 мкм, а в лучших аппаратах и меньше, до 15 мкм; по горизонтали точность определяется фокусировкой лазерного луча, вполне реальным является диаметр «пятна» в 200 мкм; качество поверхности даже без дополнительной обработки получается высоким;
  • можно получать очень большие модели, размером до 50×60×60 см (20×20×24"), но в редчайших случаях бывают исключения. Бельгийская компания «Materialize» разработала и сделала устройство, которое способно растить объекты величиной до 2 м.
  • механическая прочность получаемых образцов достаточно высока, они могут выдерживать температуру до 100 °С;
  • очень мало ограничений на сложность модели и наличие у нее мелких элементов;
  • возможность использования разнообразных видов полимерных смол;
  • легкость финишной обработки, если таковая вообще потребуется.

К недостаткам технологии SLA можно отнести:

  • очень высокая цена расходного материала – $100-300 за 1 л, и стоимость самого 3D-принтера – от $100000 и выше.
  • ограниченный выбор материалов для изготовления моделей;
  • невозможность цветной печати и сочетания разных материалов в одном цикле;
  • малая скорость печати, максимум 10–20 миллиметров в час по вертикали;
  • очень большие габариты и вес: так, один из SLA-аппаратов 3D Systems ProX 950 весит 2,4 тонны при размерах 2,2×1,6×2,26 м.

 


Вы можете стать первым