Лазерная стереолитография

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Лазерная стереолитография (сокр. SLA и STL от англ. Stereolithography) — одна из технологий быстрого прототипирования. Аппарат для стереолитографии впервые был запатентован Чаком Халлом в 1984 году.[1]

Процесс стереолитографии

Основы технологии[править | править вики-текст]

Технология лазерной стереолитографии основана на фотоинициированной лазерным излучением или излучением ртутных ламп полимеризации фотополимеризующейся композиции (ФПК).

Данный метод отличается от других тем, что в нем используют в качестве «строительного материала» не порошки, а фотополимеры в жидком состоянии. В ёмкость с жидким фотополимером помещается сетчатая платформа (элеватор), на которой осуществляется "выращивание" прототипа.

С помощью этой технологии спроектированный на компьютере трёхмерный объект синтезируется из жидкой ФПК последовательными тонкими (0,05—0,2 мм)[2] слоями, формируемыми под действием лазерного излучения на подвижной платформе[3]. Как правило, процессор формирования горизонтальных сечений предварительно преобразовывает описание 3D-модели будущего объекта из формата STL-файла в совокупность послойных сечений с требуемым шагом по высоте, массив которых записывается в исполнительный файл с расширением SLI[3]. Данный файл представляет собой набор двумерных векторных данных, обеспечивающих последовательное управление ориентацией луча лазера посредством зеркал в процессе синтеза объекта, команды на включение лазера, перемещение платформы и т.д.[3]

Далее включается лазер, воздействующий на те участки полимера, которые соответствуют стенкам целевого объекта, вызывая их затвердевание. После этого вся платформа погружается чуть глубже, на величину, равную толщине слоя. Также в этот момент специальная щетка орошает участки, которые могли остаться сухими вследствие некоторого поверхностного натяжения жидкости. По завершению построения объект погружают в ванну со специальными составами для удаления излишков и очистки. И, наконец, финальное облучение мощным ультрафиолетовым светом для окончательного отвердевания. Как и многие другие методы 3D-прототипирования, SLA требует возведения поддерживающих структур, которые вручную удаляются по завершении строительства[3][4].

Лазерная стереолитография позволяет в кратчайшие сроки (от нескольких часов до нескольких дней) пройти путь от конструкторской или дизайнерской идеи до готовой модели детали[3][4].

Особенности[править | править вики-текст]

  • Из-за выборочного отвердевания на компоненты и технологию процесса накладываются жесткие двусторонние ограничения. Например, чем гуще смола изначально, тем легче её перевести в полимерное состояние, но и тем хуже её гидромеханические качества. Для чрезмерно жидкого полимера требуется больше времени на успокоение его поверхности после перемещения платформы.
  • Чем мощнее введенный в смолу фотоинициатор, тем меньшее времени нужно слабому лазеру для засветки, но и тем меньшее время жизни у всего объёма смолы, так как он подвержен фоновой засветке.

Основным отличием производителей лазерных стереолитографов являются указанные выше характеристики, так как в целом, устройство и принцип действия таких машин идентичны. В любой SLA-машине возможно применение любого расходного материала после соответствующей настройки. Одно из преимуществ 3D-печати методом SLA — скорость, составляющая в среднем 4-7 мм/час по высоте модели (зависит от загрузки рабочей платформы и шага построения)[2]. Один из производителей оборудования для стереолитографии - компания 3D Systems (США), - предлагает машины с размерами камеры синтеза от 250х250х250 мм до 1500х750х500 мм [2]. Бельгийская компания «Materialise» создала аппарат, способный создавать объекты размером до двух метров.

Недостатки[править | править вики-текст]

  • Среди недостатков SLA обычно называют высокую стоимость как оборудования, так и расходного материала [2].

Области применения[править | править вики-текст]

Пластиковые стереолитографические модели рабочих колес для водомётных движителей, изготовленные по ним восковые модели («восковки») и готовая металлическая отливка

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Charles W. Hull. U.S. Patent "Apparatus for production of three-dimensional objects by stereolithography" (англ.) (1984). Проверено 20 июля 2017.
  2. 1 2 3 4 Зленко М.А., Попович А.А., Мутылина И.Н. Аддитивные технологии в машиностроении. - Санкт-Петербург: Издательство политехнического университета. - 2013. – С. 87 - 96. – 222 с. - [1]
  3. 1 2 3 4 5 В.Слюсар. Фаббер-технологии. Новое средство трехмерного моделирования (рус.). Журнал "Электроника: наука, технология, бизнес" - 2003. - № 5, с. 54 - 60. (2003). Проверено 20 июля 2017.
  4. 1 2 В.Слюсар. Фабрика в каждый дом (рус.). Вокруг света. – № 1 (2008). - Январь, 2008. (2008). Проверено 20 июля 2017.
  5. Егоренко М.П., Ефремов В.С., Катков И.А. Перспективы применения технологии 3D печати в разработке оптических систем видеокамер нанодронов.// Интерэкспо Гео-Сибирь.- Новосибирск: Сибирский государственный университет геосистем и технологий. - Том 5, №2. - 2017. - C. 19-23. [2]

Литература[править | править вики-текст]

  • Лазерные технологии обработки материалов: современные проблемы фундаментальных исследований и прикладных разработок — монография под ред. В. Я. Панченко, раздел «Лазерные технологии быстрого прототипирования и прямой фабрикации трехмерных объектов». - М.: Физматлит, 2009. - 664 с. - ISBN 978-5-9221-1023-5

Ссылки[править | править вики-текст]