Stéréolithographie (SLA) est un procédé d'impression 3D avec une résine photopolymère solidifiée par système laser. Il est le plus approprié pour les pièces de petite taille avec détails fins et haute tolérance. Nous présenterons le processus d'impression SLA, les avantages et les limites du SLA, et enfin les principes de conception du SLA.
Processus d'impression SLA
Une machine SLA est normalement composée d'un système laser UV et d'un réservoir de résine photosensible. Le réservoir est transparent en bas pour la transe laser UV, ce qui permet au système laser de contrôler le contour 2D des pièces d'impression.
Le dernier système durcit la résine pour former une couche solide à chaque passage. Cette fine tranche se coince sur la plaque de construction ou le fond du réservoir. Ensuite, la couche nouvellement imprimée sépare le fond du réservoir, la plaque de construction se déplace comme une épaisseur de couche et répétez ce processus jusqu'à ce que les pièces soient complètes.
Il est important de réduire la force des couches nouvellement imprimées lors de l'étape de séparation, qui détermine le succès du processus SLA. Dans l'étape de séparation, une contrainte élevée se produira dans la zone du bord mince comme un rasoir, ce qui entraînera une défaillance et un gauchissement de la pièce. Parfois, les pièces adhèrent au fond du réservoir et non à la plaque de construction.
Orientation d'impression SLA
La zone de section transversale de l'axe Z doit être la plus importante dans l'orientation de la pièce SLA. Qui est proportionnel à la force entre les pièces imprimées et le réservoir. En raison de ce problème, nous imprimons également des pièces avec un angle par rapport à la plaque, plutôt que de prendre en charge la considération. La réduction de la section transversale dans l'axe Z est le moyen le plus approprié pour l'orientation de l'impression SLA.
Il est important de comprendre l'impact de l'orientation des pièces sur la qualité des pièces. Afin de réduire la zone de section de l'axe z, une quantité de support doit être ajoutée au modèle d'impression. Dans un cas particulier, trop de support rendra le SLA non rentable ou affectera l'apparence des pièces une fois le support supprimé. Tous ces problèmes nous encourageront à optimiser notre conception SLA, à limiter le nombre d'éléments horizontaux, à évider les composants et à réduire la section transversale.
Isotropie
L'impression 3D SLA produit des pièces isotropes, en raison du fait que toutes les couches se lient les unes aux autres dans les directions x, y et z, de sorte que les pièces SLA ont des propriétés physiques presque identiques. Peu importe que les pièces imprimées soient imprimées parallèlement ou perpendiculairement à la plaque de construction, il n'y aura aucune incidence sur les propriétés finales du matériau.
Conception d'impression SLA
Fonctions d'impression
La taille du point laser et les propriétés de la résine dans la machine SLA détermineront le niveau de détail final des pièces. Directive générale de conception SLA comme suit :
Murs soutenus: Les parois minces doivent être reliées à d'autres structures des deux côtés, afin de réduire les risques de déformation. L'épaisseur de paroi minimale dans la conception doit être de 0,4 mm.
Murs non soutenus: Les parois minces ne se connectant qu'à un côté auront de fortes chances de se déformer ou de se détacher lors du processus d'impression. La taille minimale du mur non supporté est de 0,6 mm. De plus, nous recommandons une conception de base de congé en bas pour la connexion entre le mur et la zone d'impression restante, cela réduira les concentrations de contraintes le long de la zone de joint.
Porte-à-faux: L'impression SLA n'a pas de problème pour les fonctions en porte-à-faux, sauf si le modèle ne dispose pas de structures de support internes et externes adéquates. Une structure d'impression sans support donnera toujours lieu à un gauchissement. Tout élément non supporté doit avoir une longueur inférieure à 1,0 mm et un angle supérieur à 19 ° par rapport au niveau.
Détail en relief: Au moins 0,1 mm de hauteur au-dessus de la surface garantira que tous les détails seront visibles.
Détail gravé: Les détails trop petits sont faciles à fusionner avec le modèle dans le processus d'impression, nous recommandons une taille de détail d'au moins 0,4 mm de largeur et 0,4 mm d'épaisseur.
Ponts horizontaux: Comme des ponts peuvent être imprimés entre deux points dans le processus SLA, nous devons considérer que les ponts plus larges doivent garder moins de 21 mm, et plus courts que les ponts fins. De plus, des ponts plus larges augmenteront la zone de contact de l'axe z, ce qui entraînera un taux d'échec d'impression pendant le processus de pelage.
des trous: Nous recommandons des trous de diamètre supérieur à 0,5 mm, moins que cette taille dans n'importe quelle direction sera fermée pendant le processus d'impression.
Connexions: Le dégagement des pièces mobiles doit être de 0,5 mm. Le jeu des connexions d'assemblage doit être de 0,2 mm. Le jeu de poussée ou d'ajustement serré doit être de 0,1 mm.
Résolution
SLA a des résolutions plus élevées que FDM en raison de la solidification du système laser. La résolution d'impression SLA dans la direction horizontale (X, Y) est de 30 à 140 microns, qui est déterminée par la taille du spot laser. La taille minimale de la fonction doit être supérieure à la taille du point laser, ce n'est pas réglable.
La résolution dans la direction verticale (Z) varie de 25 à 200 microns. La résolution verticale est déterminée par l'exigence de qualité des pièces ou l'exigence de vitesse. Il y aura une différence invisible entre l'impression de pièces de 25 microns et de 100 microns, s'il y a peu de courbes ou de détails fins dans la conception des pièces.
Creuser et creuser
SLA produit toujours des pièces solides et denses, une fois que ces pièces ne sont plus des pièces fonctionnelles, nous recommandons de creuser la structure des pièces pour réduire la quantité de matériau et le temps d'impression. De plus, l'épaisseur des pièces creuses doit être d'au moins 2 mm, afin d'éviter tout risque de défaillance lors du processus d'impression.
Dans les pièces creuses, il faut éviter le piégeage de résine en ajoutant des trous de drainage. ces résines non polymérisées donnent lieu à des déséquilibres dans la chambre creuse, et provoquent finalement de petites défaillances comme des fissures ou des trous. Ces ventouses se propageront dans toutes les pièces et provoqueront une panne complète ou une explosion. Les trous de drainage doivent avoir au moins 3,5 mm de diamètre et au moins un trou pour chaque section creuse.
Limites
Volume d'impression
Les imprimantes SLA produisent généralement un volume de pièces plus petit que les imprimantes FDM. L'imprimante SLA de bureau commune a un volume de construction de 145 mm × 145 mm × 175 mm, tandis que l'imprimante FDM de bureau commune fournit 223 mm × 223 mm × 205 mm. Pour les géométries de pièces dépassant la capacité de volume SLA, nous imprimons toujours des sections plus petites, puis nous les assemblons. La meilleure façon de coller les pièces SLA est de 5 à 30 minutes d'époxy.
Comparaison des coûts
Le matériau SLA en résine est plus cher que le filament FDM, mais il reste une option compétitive pour détails complexes comparer une fois à autres technologies d'impression 3D industrielle.
Propriétés matérielles
Les pièces SLA ne conviennent pas au chargement de pièces fonctionnelles. Résines SLA les propriétés naturelles déterminent que les pièces SLA sont fragiles, instables et se déforment par fluage sur de longues périodes. La plupart des pièces SLA nécessitent un durcissement post-impression dans une chambre UV, afin d'augmenter la résistance et la stabilité des pièces.