Estereolitografía (SLA) es un proceso de impresión 3D con resina de fotopolímero solidificada por sistema láser. Es más adecuado para piezas de tamaño pequeño con detalles finos y alta tolerancia. Presentaremos el proceso de impresión de SLA, las ventajas y limitaciones de SLA y, finalmente, los principios de diseño de SLA.
Proceso de impresión SLA
Una máquina SLA normalmente consta de un sistema láser UV y un tanque de resina fotosensible. El tanque es transparente en la parte inferior para trance de láser UV, lo que hace que el sistema láser controle el contorno 2D de las piezas de impresión.
El último sistema cura la resina para formar una capa sólida con cada pasada. Esta rebanada delgada se atasca en la placa de construcción o en el fondo del tanque. Luego, la capa recién impresa se separa del fondo del tanque, la placa de construcción se mueve como 1 capa de espesor y repite este proceso hasta completar las piezas.
Es importante reducir la fuerza de las capas recién impresas en la etapa de separación, lo que determina el éxito del proceso SLA. En la etapa de separación, se producirá un alto estrés en el área del borde delgado como una navaja, lo que dará lugar a fallas y deformaciones en la pieza. A veces, las piezas se adhieren al fondo del tanque, no a la placa de construcción.
Orientación de impresión SLA
El área de la sección transversal del eje Z debe ser la mayor preocupación en la orientación de la pieza SLA. Que es proporcional a la fuerza entre las piezas impresas y el tanque. Debido a este problema, también imprimimos piezas con ángulo a la placa, en lugar de considerar el soporte. La reducción de la sección transversal en el eje Z es la forma más adecuada para la orientación de la impresión SLA.
Es importante comprender el impacto de la orientación de la pieza en la calidad de las piezas. Para reducir el área de la sección del eje z, se debe agregar una cantidad de soporte al modelo de impresión. En casos especiales, demasiado soporte hará que SLA ya no sea rentable o afectará la apariencia de las piezas una vez que se elimine el soporte. Todos estos problemas nos alentarán a optimizar nuestro diseño SLA, limitar el número de miembros horizontales, ahuecar componentes y reducir el área de la sección transversal.
isotropía
La impresión 3D SLA produce piezas isotrópicas, debido a que todas las capas se unen entre sí en las direcciones x, y y z, por lo que las piezas SLA tienen propiedades físicas casi idénticas. Independientemente de que las piezas impresas se impriman de forma paralela o perpendicular a la placa de construcción, las propiedades finales del material no se verán afectadas.
Diseño de impresión SLA
Funciones de impresión
El tamaño del punto láser y las propiedades de la resina en la máquina SLA determinarán el nivel de detalle final de las piezas. Directrices generales de diseño de SLA de la siguiente manera:
Muros soportados: Las paredes delgadas deben conectarse con otras estructuras en ambos lados para reducir la posibilidad de deformación. El grosor mínimo de la pared en el diseño debe ser de 0,4 mm.
Paredes sin apoyo: Las paredes delgadas que solo se conectan al costado tendrán una alta probabilidad de deformarse o desprenderse en el proceso de impresión. El tamaño mínimo de la pared sin soporte es de 0,6 mm. Además, recomendamos un diseño de base de filete en la parte inferior para la conexión entre la pared y el resto del área de impresión, esto reducirá las concentraciones de tensión a lo largo del área de la junta.
Voladizos: La impresión SLA no tiene problemas para las características de voladizo a menos que el modelo no tenga estructuras de soporte internas y externas adecuadas. La estructura de impresión sin soporte siempre dará lugar a deformaciones. Todo lo que no esté soportado debe tener menos de 1,0 mm de largo y más de 19° del nivel.
detalle en relieve: Las características de al menos 0,1 mm de altura por encima de la superficie garantizarán que todos los detalles sean visibles.
detalle grabado: Los detalles demasiado pequeños son fáciles de fusionar con el modelo en el proceso de impresión, recomendamos un tamaño de detalle de al menos 0,4 mm de ancho y 0,4 mm de grosor.
Puentes horizontales: Como los puentes se pueden imprimir entre dos puntos en el proceso SLA, debemos considerar que los puentes más anchos deben mantener menos de 21 mm y los puentes más cortos que los delgados. Además, los puentes más anchos aumentarán el área de contacto del eje z, lo que aumentará la tasa de fallas de impresión durante el proceso de pelado.
Agujeros: Recomendamos que los orificios tengan un diámetro de más de 0,5 mm, menos de este tamaño en cualquier dirección se cerrarán durante el proceso de impresión.
Conexiones: El espacio entre las piezas móviles debe ser de 0,5 mm. La holgura de las conexiones de montaje debe ser de 0,2 mm. La holgura de ajuste a presión o ajustada debe ser de 0,1 mm.
Resolución
SLA tiene resoluciones más altas que FDM debido a la solidificación del sistema láser. La resolución de impresión SLA en dirección horizontal (X, Y) es de 30 a 140 micrones, que está determinada por el tamaño del punto láser. El tamaño mínimo de la característica debe ser mayor que el tamaño del punto láser, esto no es ajustable.
La resolución en la dirección vertical (Z) varía de 25 a 200 micrones. La resolución vertical está determinada por el requisito de calidad de las piezas o el requisito de velocidad. Habrá una diferencia invisible entre imprimir piezas de 25 micras y 100 micras, si hay pocas curvas o detalles finos en el diseño de las piezas.
Ahuecado y ventosas
SLA siempre produce piezas sólidas y densas, una vez que estas piezas no son tan funcionales, recomendamos vaciar la estructura de las piezas para reducir la cantidad de material y el tiempo de impresión. Además, el grosor de las piezas huecas debe ser de al menos 2 mm, para evitar el riesgo de fallas en el proceso de impresión.
En las piezas huecas, debemos evitar que la resina quede atrapada añadiendo orificios de drenaje. estas resinas sin curar dan lugar a desequilibrios en la cámara hueca, y finalmente provocan pequeñas fallas como grietas o agujeros. Este ahuecamiento se propagará por todas las partes y causará una falla completa o una explosión. Los orificios de drenaje deben tener al menos 3,5 mm de diámetro y al menos un orificio para cada sección hueca.
Limitaciones
Volumen de impresión
Las impresoras SLA generalmente producen un volumen de piezas más pequeño que las impresoras FDM. La impresora SLA de escritorio común tiene un volumen de construcción de 145 mm × 145 mm × 175 mm, mientras que la impresora FDM de escritorio común proporciona 223 mm × 223 mm × 205 mm. Para las geometrías de las piezas que superan la capacidad de volumen de SLA, siempre imprimimos secciones más pequeñas y luego las ensamblamos. La mejor manera de unir piezas SLA es epoxi de 5 a 30 minutos.
Comparación de costos
El material de resina SLA es más caro que el filamento FDM, pero sigue siendo una opción competitiva para detalles intrincados una vez comparar con otras tecnologías de impresión 3D industrial.
Propiedades materiales
Las piezas SLA no son adecuadas para cargar piezas funcionales. resinas SLA Las propiedades naturales determinan que las piezas SLA sean frágiles, inestables y se deformen por fluencia en largos períodos de tiempo. La mayoría de las piezas SLA necesitan un curado posterior a la impresión en una cámara UV para aumentar la resistencia y la estabilidad de las piezas.