SLAとは
SLA は Stereolithography の略で、Vat Photopolymerization ファミリーに属する付加製造プロセスです。 SLA プロセスでは、紫外線 (UV) レーザー システムを適用して、ポリマー樹脂を層ごとに選択的に硬化させます。 SLA で使用される材料は、感光性の熱硬化性ポリマーである液状です。
SLA は最初の 3D プリント技術であり、非常に優れています。 高精度 そして滑らかな表面仕上げ。 SLA は、設計者がこの製造プロセスの利点と制限を活用すれば、最も費用対効果の高い 3D プリント技術です。
SLA の仕組み
SLA 製造プロセス:
- ビルド プラットフォームは、液面から 1 層の高さの距離で、液体フォトポリマーのタンクにセットされます。
- レーザー システムは、フォトポリマー樹脂を選択的に硬化および固化させ、固体樹脂の次の層を作成します。レーザービームは、一連のミラーを備えたガルボによって計画された経路に焦点を合わせます。モデルの断面積全体が印刷機によってスキャンされるため、最終的に製造されるパーツは完全にソリッドになります。
- ポリマー樹脂の層が完成すると、プラットフォームが安全な距離まで移動し、スイーパー ブレードが表面を再コーティングします。このプロセスは、最終部品が完成するまで繰り返されます。
- 印刷工程後、完全硬化していないため、部品は緑色になっています。機械的および熱的特性をより高いレベルで改善するには、UV光の下でさらに後処理する必要があります。
SLA印刷では、 液体レジン 光重合法で固まります。このプロセスでは、モノマーの炭素鎖が UV レーザー光によって活性化され、液体樹脂の中で互いの間に強力な壊れない結合が作成され、最終的に固体部品に変換されます。光重合は不可逆的なプロセスであり、SLA 部品を液状に戻すことは不可能です。これらの部品は、熱可塑性樹脂とは対照的に、SLA のこれらの材料が熱硬化性ポリマーで作られているため、加熱されると溶融する代わりに燃焼します。 FDM.
SLA の特徴
印刷機パラメータ
SLA システムでは、ほとんどの印刷パラメーターはメーカーによって固定されており、これを変更することはできません。パーツのサポート位置を決定するために、レイヤーの高さとパーツの向きのみを入力する必要があります。
SLA の典型的な層の高さは、25 ミクロンから 100 ミクロンの範囲です。レイの高さが低いほど、硬化したジオメトリをより正確にキャプチャできますが、ビルド時間とコストが増加し、失敗する可能性も高くなります。 100 ミクロンの層の高さは、ほとんどの一般的な 3D プリンティング アプリケーションに適しています。
ビルド サイズは、SLA のもう 1 つの重要なパラメーターであり、常に SLA マシンの種類に依存します。 SLA マシンの主なセットアップには、トップダウン方向とボトムアップ方向の 2 つがあります。
トップダウン SLA プリンターは、液体レジン タンクの上にレーザー光源を配置し、パーツを上向きに印刷します。ビルドプラットフォームは樹脂バットの上部から始まり、各レイヤーの後に下に移動します.
ボトムアップ方式の SLA プリンターは、レーザー光源を液体レジン タンクに置き、パーツを上下逆さまに印刷します。タンクにはシリコンコーティングが施された透明な底があり、レーザー光を通過させ、硬化したレジンが付着するのを防ぎます。すべてのレイヤーの後、ビルド プラットフォームが上に移動します。硬化した樹脂がタンクの底から剥がれるので、この工程を剥離工程と呼びます。
通常、デスクトップ プリンターではボトムアップの方向が適用されますが、産業用 SLA システムではトップダウンの方向が適用されます。ボトムアップ式の SLA 機は、製造と操作が簡単ですが、印刷サイズに制限があり、剥離工程での力が原因で印刷が失敗する可能性があります。一方、トップダウン SLA マシンは、精度を損なうことなく大きな生産サイズを作成できますが、この高度な機能にはより高いコストが必要です。
2 つの向きの主な特徴と違い
| ボトムアップ SLA | トップダウン SLA | |
| 利点 | 低コスト広く利用可能 | 大型高速製造 |
| 短所 | 小さいサイズ少ない材料範囲後処理要件 | 高コスト専門オペレーター |
| サイズ | 145×145×175mm | 1500×750×500mm |
| レイヤーの高さ | 25～100ミクロン | 25～150ミクロン |
| 寸法精度 | ± 0.5% | ± 0.15% |
サポート構造
サポート構造 通常、SLA で要求される、部品と同じ材料で印刷され、印刷後に手動で削除されます。印刷の向きによってサポートの場所と量が決まります。パーツの向きがサポート構造と接触する視覚的に重要な表面を避けるパーツをお勧めします。
ボトムアップとトップダウンの SLA 印刷機のサポートの違い:
トップダウン SLA では、サポート要件は FDM と同様です。正確なオーバーハングとブリッジを印刷する必要があり、重要なオーバーハング角度は通常 30° です。パーツは任意の位置に向けることができますが、パーツが平らに印刷されるようにするために、サポートの量とレイヤー数を最小限に抑える必要があります。
ボトムアップ SLA では、部品の向きがより複雑になります。オーバーハングとブリッジはまだサポートする必要がありますが、最も重要な基準は、すべてのレイヤーの断面積を最小限に抑えることです。剥離ステップ中の力は、パーツをビルド プラットフォームから取り外します。この力は、すべての層の断面積に比例します。そのため、パーツの向きは斜めにする必要があり、サポートの削減は主要な関心事ではありません。
カーリング
SLA でのカールは、FDM の反りと同様に、パーツの精度に関連する最大の問題です。凝固および硬化プロセス中に、樹脂はレーザー光源にさらされるとわずかに収縮します。収縮が大きすぎると、新しい層と以前に固化した材料との間の内部応力により、部品のカールが発生します。
層の接着
SLA 部品には等方性の機械的特性があり、UC レーザー光源は液体樹脂を完全に硬化させるのに十分ではありません。後のレーザー パスは以前の固化層を高度に増加させます。
SLA プロセスでは、印刷プロセスの完了後に硬化が続行されます。最高の機械的特性を実現するために、SAL パーツは硬化ボックスに入れ、強力な UC 光または高温で二次硬化する必要があります。これにより、SLA 部品の硬度と温度が上昇しますが、もろくなります。
SLA 部品を UV 光に長時間さらすと、物理的特性と外観に悪影響を及ぼし、部品がカールしたり、脆くなったり、色が変化したりします。そのため、ご使用前にクリアUVアクリル塗料でスプレーコーティングすることをお勧めします。
一般的な SLA 資料
SLA 資料 は液状樹脂の形をしており、設計者が部品の機械的特性をより詳細に制御できるように、当社の産業用システムは幅広い材料を提供しています。 SLA 材料は FDM や SLA 材料よりも脆いため、大きな負荷がかかる機能プロトタイプには適していません。
一般的なSLA樹脂のメリットとデメリットをまとめました。
| 素材 | 特徴 | |
| 利点 | 短所 | |
| 標準樹脂 | 滑らかな表面仕上げ | もろい |
| クリアレジン | 透明 | 表面クリアの後処理 |
| キャスタブル樹脂 | バーンアウト後の灰分が少ない金型パターン作成 | |
| タフまたは耐久性のある樹脂 | ABS または PP と同様の機械的特性 | 低熱抵抗 |
| 高温樹脂 | 高温耐性 | 高コスト |
| デンタルレジン | 生体適合性高耐摩耗性 | 高コスト |
| ゴム状樹脂 | ゴムのような素材 | 寸法精度が低い |
後処理
SLA部品の表面は、さまざまな方法で異なる基準に仕上げることができます 後処理方法、研磨、研磨、スプレーコーティング、ミネラルオイル塗装など。 SLA の後処理については、こちらをご覧ください。
SLA のメリット & 制限事項
SLA の利点:
- SLA は、高い寸法精度と複雑なディテールを備えた部品を作成できます。
- SLA は、滑らかな表面仕上げのため、視覚的なプロトタイプに適しています。
- SLA には、透明で柔軟でキャスタブルな樹脂などの特殊な材料があります。
SLA の制限:
- SLA 部分は脆いため、機能プロトタイプには適していません。
- SLA 部品の機械的特性と外観は、日光にさらされると時間とともに劣化します。
- SLA プロセスには常にサポート構造が必要であり、表面の視覚的なマークを除去するために後処理が必要です。