Ismerd meg a
Stereolithography,
más néven SLA 3D nyomtatás alapjait.
A sztereolitográfia (SLA) bevezetőjében az eljárás alapelveivel foglalkozunk, amelyek kulcsfontosságúak annak meghatározásához,
hogy alkalmas-e egy adott alkalmazáshoz, ezentúl meg fogod ismerni az SLA 3D nyomtatás fontos szempontjait.
Az SLA egy olyan additív gyártási eljárás, amely a kádas fotopolimerizáció családjába tartozik. Másnéven egyfajta műgyanta 3D nyomtatása, három fő nyomtatási technológia kapcsolódik a tartályos polimerizációhoz: SLA, DLP és LCD. A három technológia mindegyike fényforrást használ a fotopolimerek gyógyításához/keményítéséhez, de a következő különbségekkel:
Az SLA az egyik legszélesebb körben használt tartályos fotopolimerizációs technológia, lényegében egy polimer gyantát szelektíven, rétegről rétegre, ultraibolya (UV) sugarak segítségével keményítünk ki. Az SLA-ban használt anyagok fényérzékeny, hőre keményedő polimerek, amelyek folyékony formában feldolgozandóak.
Az 1986-ban szabadalmaztatott SLA volt az első 3D nyomtatási technológia. És még ma is az SLA a legköltséghatékonyabb 3D nyomtatási technológia, ha nagy pontosságú vagy sima felületű alkatrészekre van szükségünk. A legjobb eredmény akkor érhető el, ha a tervező kihasználja a gyártási folyamat előnyeit és hátrányait egyaránt.
1. Az SLA 3D nyomtatás úgy működik, hogy először az építőplatformot a folyékony fotopolimer tartályába helyezzük, a folyadék felszínétől egy réteg magasságú távolságra.
2. Egy UV-lézer létrehozza az alap réteget a fotopolimer gyanta szelektív kikeményítésével és megszilárdításával.
3. A fotopolimerizációs folyamat megszilárdulási része során a folyékony gyantát alkotó monomer szénláncokat az UV-lézer fénye aktiválja, és azok megszilárdulnak, erős, felbonthatatlan kötéseket hozva létre egymás között.
4. A lézersugarat egy előre meghatározott útvonalra fókuszáljuk egy tükörkészlet segítségével. A modell teljes keresztmetszeti területét letapogatják, így az előállított alkatrész majdhogynem teljesen megszilárdul.
5. A nyomtatás után azonban az alkatrész nem lesz teljesen kikeményedett állapotban. További utókezelésre van szüksége UV sugárzás alatt, a magasabb mechanikai tulajdonságok elérésének érdekében.
A fotopolimerizációs folyamat irreverzibilis, és nincs mód az SLA alkatrészek visszafordítására folyékony formába. Ezen SLA alkatrészek melegítése olvadás helyett égést okoz. Ez azért van, mert az SLA-val előállított anyagok hőre keményedő polimerekből készülnek, szemben a hőre lágyuló műanyagokkal, amelyeket az FDM technológia használ.
Az SLA nyomtatók legtöbb nyomtatási paraméterét a gyártó rögzíti, és azok nem módosíthatók. Az egyetlen bemeneti paraméter a rétegmagasság és az alkatrész orientációja.
25 és 100 mikron között változik. Az alacsonyabb rétegmagasságok pontosabban rögzítik az ívelt geometriákat, de növelik a gyártási időt és a költségeket - és a hibás nyomtatás valószínűségét. A 100 mikronos rétegmagasság a legtöbb gyakori alkalmazáshoz megfelelő.
Az építési méret az SLA gép típusától függ. Két fő SLA gépbeállítás létezik: a felülről lefelé orientált és az alulról felfelé orientált:
Az alulról felfelé nyomtatók a fényforrást a gyantatartály alá helyezik (lásd a fenti ábrát), és az alkatrész fejjel lefelé épül. A tartály alja átlátszó, szilikonbevonattal ellátott, amely átengedi a lézer fényét, de megakadályozza, hogy a kikeményített gyanta megtapadjon rajta. Minden réteg után a kikeményített gyanta leválik a tartály aljáról, miközben az építési platform felfelé mozog. Ezt nevezzük hámozási lépésnek.
A felülről lefelé irányuló nyomtatók a lézerforrást a tartály fölé helyezik, és az alkatrész felfelé néző irányban épül meg. Az építési platform felülről indul, és minden réteg után lefelé mozog.
Az SLA 3D nyomtatás fő jellemzői a szükséges tartószerkezet, a görbület és a rétegtapadás.
Az SLA esetében legtöbbször szükség van egy tartószerkezetre. A tartószerkezeteket ugyanabból az anyagból készül, mint az alkatrészt, és a nyomtatás után szerszámokkal, vagy akár kézzel szükségeltetik eltávolítani azokat. Az alkatrész tájolása határozza meg a tartószerkezet helyét és mennyiségét. Ajánlott az alkatrészt úgy tájolni, hogy a vizuálisan kritikus felületek ne érintkezzenek a tartószerkezetekkel.
Az SLA eljárással előállított alkatrészek pontosságával kapcsolatos egyik legnagyobb probléma a görbület. A görbülés hasonló az FDM-ben előforduló vetemedéshez.
A kikeményedési folyamat során a gyanta a nyomtató fényforrásának hatására kissé összemegy. Ha a zsugorodás jelentős, nagy belső feszültségek alakulnak ki az új réteg és a korábban megszilárdult anyag között, ami az alkatrész görbülését eredményezi.
Az alátámasztás fontos, hogy a nyomtatás veszélyeztetett részeit az alapréteghez rögzítse, és csökkentse a görbülés valószínűségét. Az alkatrész tájolása és a nagyméretű lapos rétegek korlátozása szintén fontos.
A görbülés megelőzésének legjobb módja, ha a tervezési folyamat során szem előtt tartjuk, hogy ahol csak lehetséges, kerüljük a nagy, vékony és lapos területeket és adjunk hozzá olyan szerkezeteket, amelyek megakadályozzák az alkatrész görbületét.
Az SLA nyomtatott alkatrészek izotróp mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek. Ez azért van, mert az adott UV-sugár áthaladása nem elegendő a folyékony gyanta teljes kikeményítéséhez. A későbbi kezelések elősegítik a korábban megszilárdult rétegek nagyfokú összeolvadását. Valójában a kikeményedés a nyomtatási folyamat befejezése után is folytatódik.
A legjobb mechanikai tulajdonságok elérése érdekében az SLA-alkatrészeket utólagos keményítésnek kell alávetni, mégpedig úgy, hogy intenzív UV-fényben egy keményítő kamrába helyezzük őket. Ez nagymértékben javítja az SLA alkatrész keménységét és hőállóságát, de törékenyebbé is teszi.
Az utó-keményítési folyamat eredményei a következőket jelentik:
3D nyomtatáshoz látogass el a bérnyomtatás vagy a prototípusgyártás oldalra.