Стереолитография (SLA) — это процесс 3D-печати с использованием фотополимерной смолы, затвердевающей с помощью лазерной системы. Он наиболее подходит для деталей небольшого размера с мелкие детали и высокая толерантность. Мы представим процесс печати SLA, преимущества и ограничения SLA и, наконец, принципы проектирования SLA.
Процесс печати SLA
Установка SLA обычно состоит из УФ-лазерной системы и резервуара со светочувствительной смолой. Резервуар прозрачен снизу для УФ-лазера, что позволяет лазерной системе контролировать 2D-контур печатаемых деталей.
Более поздняя система отверждает смолу с образованием твердого слоя при каждом проходе. Этот тонкий кусочек застревает на рабочей пластине или дне резервуара. Затем новый напечатанный слой отделяют от дна резервуара, сборочную пластину перемещают на толщину 1 слоя и повторяют этот процесс до тех пор, пока не будут готовы детали.
Важно уменьшить силу вновь напечатанных слоев на этапе разделения, что определяет успех процесса SLA. На этапе разделения в области очень тонкого края возникает высокое напряжение, что приводит к разрушению детали и деформации. Иногда детали прилипают ко дну резервуара, а не к рабочей пластине.
Ориентация печати SLA
Площадь поперечного сечения по оси Z должна вызывать наибольшую озабоченность при ориентации детали SLA. Которая пропорциональна силе между печатными деталями и резервуаром. По этой причине мы также печатаем детали под углом к пластине, а не поддерживаем рассмотрение. Уменьшение поперечного сечения по оси Z является наиболее подходящим способом ориентации печати SLA.
Важно понимать, как ориентация детали влияет на ее качество. Чтобы уменьшить площадь сечения оси Z, в печатную модель следует добавить опору. В особых случаях слишком большая поддержка сделает соглашение об уровне обслуживания нерентабельным или повлияет на внешний вид деталей после прекращения поддержки. Все эти проблемы побудят нас оптимизировать конструкцию SLA, ограничить количество горизонтальных элементов, сделать полыми компоненты и уменьшить площадь поперечного сечения.
Изотропия
3D-печать SLA позволяет производить изотропные детали, поскольку все слои соединяются друг с другом в направлениях x, y и z, поэтому детали SLA имеют практически идентичные физические свойства. Независимо от того, печатаются ли печатные детали параллельно или перпендикулярно рабочей пластине, это не повлияет на конечные свойства материала.
SLA дизайн печати
Возможности печати
Размер лазерного пятна и свойства смолы в машине SLA будут определять конечный уровень детализации детали. Общие рекомендации по разработке SLA следующие:
Опорные стены: Тонкие стены должны быть соединены с другими конструкциями с обеих сторон, чтобы уменьшить вероятность деформации. Минимальная толщина стенки в проекте должна составлять 0,4 мм.
Неопорные стены: Тонкие стенки, подключаемые только сбоку, имеют высокую вероятность деформации или отсоединения в процессе печати. Минимальный размер неподдерживаемой стены составляет 0,6 мм. Кроме того, мы рекомендуем использовать скругленную форму основания внизу для соединения между стеной и остальной областью печати, это уменьшит концентрацию напряжений вдоль области соединения.
свесы: При печати SLA не возникает проблем с выступающими элементами, если только модель не имеет соответствующих внутренних и внешних опорных конструкций. Структура печати без поддержки всегда приводит к деформации. Любая неподдерживаемая опора должна иметь длину менее 1,0 мм и угол наклона более 19° от уровня.
Рельефная деталь: Высота над поверхностью не менее 0,1 мм обеспечит видимость всех деталей.
Гравированная деталь: Слишком мелкие детали легко склеить с моделью в процессе печати, мы рекомендуем размер детали не менее 0,4 мм в ширину и 0,4 мм в толщину.
Горизонтальные мосты: Поскольку в процессе SLA между двумя точками могут быть напечатаны мосты, мы должны учитывать, что более широкие мосты должны быть меньше 21 мм и короче, чем тонкие мосты. Кроме того, более широкие перемычки увеличат площадь контакта по оси Z, что приведет к увеличению количества сбоев при печати во время процесса отделения.
Дыры: Мы рекомендуем диаметр отверстий более 0,5 мм. Если размер меньше этого размера в любом направлении, он будет закрыт во время процесса печати.
Соединения: Зазор движущихся частей должен составлять 0,5 мм. Зазор монтажных соединений должен составлять 0,2 мм. Зазор при нажатии или плотной посадке должен составлять 0,1 мм.
Разрешение
SLA имеет более высокое разрешение, чем FDM, из-за затвердевания лазерной системы. Разрешение печати SLA в горизонтальном (X, Y) направлении составляет от 30 до 140 микрон, что определяется размером лазерного пятна. Минимальный размер объекта должен быть больше размера лазерного пятна, это невозможно изменить.
Разрешение по вертикали (Z) варьируется от 25 до 200 микрон. Вертикальное разрешение определяется требованиями к качеству деталей или требованиями к скорости. Разница между печатью деталей толщиной 25 микрон и 100 микрон будет незаметна, если в конструкции деталей мало кривых или мелких деталей.
Выпуклость и купирование
SLA всегда производит твердые и плотные детали. Если эти детали не являются функциональными, мы рекомендуем сделать структуру деталей полой, чтобы уменьшить количество материала и время печати. Кроме того, толщина полых деталей должна быть не менее 2 мм, чтобы избежать риска сбоя в процессе печати.
В полых деталях нам необходимо предотвратить застревание смолы, добавив дренажные отверстия. эта неотвержденная смола приводит к дисбалансу в полой камере и, наконец, вызывает небольшие разрушения в виде трещин или отверстий. Эта чашка распространится на все детали и приведет к полному выходу из строя или взрыву. Дренажные отверстия должны быть не менее 3,5 мм в диаметре и по крайней мере по одному отверстию на каждую полую секцию.
Ограничения
Объем печати
Принтеры SLA обычно производят меньший объем деталей, чем принтеры FDM. Обычный настольный принтер SLA имеет рабочий объем 145×145×175 мм, тогда как обычный настольный принтер FDM имеет размер 223×223×205 мм. Если геометрия деталей превышает объем SLA, мы всегда печатаем меньшие секции, а затем собираем их. Лучший способ склеивания деталей SLA — эпоксидная смола за 5–30 минут.
Сравнение затрат
Материал SLA из смолы дороже, чем нить FDM, но он по-прежнему является конкурентоспособным вариантом для сложные детали однажды сравните с другие технологии промышленной 3D-печати.
Свойства материала
Детали SLA не подходят для загрузки функциональных частей. SLA-смолы Природные свойства SLA определяют, что детали хрупкие, неустойчивые и ползуче деформируются в течение длительных периодов времени. Большинству деталей SLA необходимо послепечатное отверждение в УФ-камере, чтобы повысить прочность и стабильность деталей.