Что такое 3D -печать SLA? Комплексное руководство по технологии стереолитографии

Если вы когда -нибудь задумывались о Высокая 3D-печать методы, СЛА (Стереолитмикромография) вероятно, является одной из лучших технологий для изучения. Как одна из самых ранних технологий 3D -печати, изобретенной, SLA стал выбором для отраслей, которые требуют подробных, гладкий, и точные 3D-печатные детали-от проектирования ювелирных изделий до прототипирования медицинского устройства. В этом руководстве, Мы сломаем все, что вам нужно знать о SLA 3D -печати, включая то, как это работает, его плюсы и минусы, Как это сравнивается с другими технологиями, такими как DLP, И когда выбрать его для ваших проектов.

Что именно такое SLA 3D -печать? И как это сравнивается с другими технологиями смолы?

СЛА (Стереолитмикромография) это форма аддитивного производства (3D Печать) который использует ультрафиолетовый (Укр) лазеры вылечить жидкость фотополимерная смола в твердый, Трехмерные объекты. Он был разработан в 1980 -х годах Чаком Халлом, кого часто называют «отцом 3D -печати,И это остается одной из наиболее широко используемых технологий для создания высококачественных прототипов и конечных частей сегодня.

В отличие от некоторых методов 3D -печати, которые используют пластиковые нити (как FDM) или металлические порошки (как SLM), SLA полагается на жидкую смолу. УФ -лазер «рисует» каждый слой объекта на поверхности смолы, Утверждение смолы, где лазер ее касается. Как только слой завершен, Платформа сборки слегка снижается, и процесс повторяется - слой по слою - пока весь объект не будет закончен.

SLA - это тип Фотополимеризация НДС- Процесс, который использует свет для лечения жидкой смолы в твердые 3D -объекты. Это один из трех основных методов 3D-печати на основе смолы, Но он выделяется в своей лазерной точности. Давайте проясним, как он отличается от своих коллег:​

​

Пример реального мира: Ювелирные ювелирные прототипы

Небольшая ювелирная студия в Нью-Йорке использует 3D-печать SLA для создания подробных воскоподобных прототипов колец и ожерелий. Перед SLA, Студия потратила 4–6 часов, вырезав каждый прототип вручную. С принтером SLA, Теперь они производят прототип просто 1.5 часы, с более тонкими деталями (Как крошечные гравюры) это было почти невозможно получить вручную. Это не только экономит время, но и помогает им проверить больше дизайнов с клиентами, прежде чем перейти на металлическое литье.

Как работает 3D -печать SLA? Пошаговый принцип

Понимание основного принципа SLA является ключом к знанию, почему он так хорош в создании точных частей. Вот простой разрыв процесса:

1. Подготовьте резервуар: Резервуар для принтера SLA заполнен жидкой фотополимерной смолой, который чувствителен к ультрафиолетовому свету.
2. Первое отверстие слоя: Платформа сборки понижается, пока не касается поверхности смолы (или находится всего лишь крошечное расстояние над ним). УФ -лазер затем сканирует поверхность смолы, отслеживание формы первого слоя объекта. Где бы ни попадал лазер, смола лечит (затвердевает) в твердый.
3. Слово-слойное здание: После вылечения первого слоя, Платформа сборки спускается на небольшое расстояние (равна толщине одного слоя, Обычно 0,02–0,1 мм). Это позволяет свежей жидкой смоле течь над вылеченным слоем.
4. Повторите до завершения: Лазер сканирует следующий слой, И процесс повторяется. Через некоторое время, Слои складываются, чтобы сформировать полный 3D -объект.
5. Пост-обработка: После того, как печать сделана, объект удален из резервуара смолы. Затем он промыт изопропиловым спиртом (IPA) Чтобы удалить лишнюю смолу и снова вылечить под ультрафиолетовой лампой, чтобы укрепить часть.

Ключевое различие между SLA и другими методами (как FDM, который использует растопленные пластиковые нити) это то, что смолы SLA терморековые полимеры- Ангура вылечен, Их нельзя рашить или использовать повторно. Если вы нагреваете часть SLA слишком много (НАПРИМЕР., Выше 58 ° C для пост-залитых деталей), это горит, не смягчается.

Ключевые преимущества SLA 3D -печати

Популярность SLA происходит от его уникальных сильных сторон, Особенно, когда дело доходит до качества и деталей. Вот главные преимущества:

• Высокая точность и разрешение: SLA может достичь высоты слоя до 0,01 мм, в результате детали с гладкими поверхностями и мелкими деталями (как тонкие стены или крошечные отверстия). Это делает его идеальным для частей, где имеет значение точность, такие как стоматологические модели или небольшие механические компоненты.
• Гладкая поверхность отделка: В отличие от FDM (Моделирование сплавленного осаждения), который оставляет видимые линии слоя, Запчасти SLA имеют почти бесшовную поверхность. Это уменьшает потребность в пост-обработке (как шлифование) во многих случаях.
• Широкий спектр смол: SLA смола бывают разных типов - гибкие, жесткий, прозрачный, или даже биосовместимый (для медицинского использования). Например, Стоматологическая лаборатория может использовать биосовместимую смолу для печати временных коронок.

Самое большое преимущество SLA? Он производит детали с изотропная сила (равномерная сила во всех направлениях) и водонепроницаемые печати- Критические для применений, таких как компоненты потока жидкости или медицинские устройства. Например, Ноаа (Национальное управление океанического и атмосферного) Использует SLA для печати водонепроницаемых корпусов для подводных инструментов исследования, Поскольку технология не обеспечивает утечек даже в среде высокого давления.

СЛА Недостатки: Что следить

В то время как SLA мощный, у него есть ограничения для рассмотрения:

• Бриттлис: Большинство частей SLA хрупкие (как стекло) по сравнению с гибкими термопластами FDM. Избегайте использования SLA для деталей, которые необходимо согнуть (НАПРИМЕР., Телефонные чехлы, которые поглощают падения)–Opt для жесткой смолы вместо этого.
• УФ -чувствительность: Запасные части SLA разлагаются со временем при прямых солнечных светах (Они становятся хрупкими и обесцвечивающимися). Исправьте это, применив спрей с защитой от ультрафиолета (НАПРИМЕР., Чистый акриловый спрей) для наружного использования.
• Поддержка удаления: Поддержки должны быть удалены вручную, которые могут оставить следы. Для видимых частей (НАПРИМЕР., Прототипы потребительских продуктов), Отшлифовать следы с помощью тонкой наждачной бумаги.
• Обработка смол: Жидкая смола грязная и может быть токсичной (Некоторые требуют перчаток и вентиляции). Всегда следуйте рекомендациям по безопасности производителя, например, Никогда не выливайте не выливая смолу в канализацию.

Ключевые параметры печати SLA: Что влияет на качество, Скорость, и стоимость?

Чтобы получить наилучшие результаты от SLA, Вам нужно оптимизировать три основных параметра: высота слоя, размер сборки, и Ориентация печати. Они напрямую влияют на детали, время печати, и отчасти сила.

Высота слоя: Деталь против. Скорость

Высота слоя (толщина каждого вылеченного слоя) диапазоны от 25 к 150 Микроны. Более тонкие слои захватывают изогнутые формы (как объектив или зубной имплантат) точнее, но увеличить время печати и стоимость.

Совет реального мира: Высота 100-микронной слоя работает для 80% проектов SLA. Например, Автомобильные дизайнеры в Rivian используют 100-микронные слои для печати прототипов приборной панели-достаточно быстро для ежедневных итераций, но достаточно гладко, чтобы проверить подгонки и эстетику.

Размер сборки: Настольный компьютер против. Промышленные системы

Размер сборки зависит от того, используете ли вы вверх дном (настольный компьютер) или сверху вниз (промышленное) SLA Printer. Принтеры снизу вверх меньше и дешевле, в то время как нисходящие системы обрабатывают большие детали.

Тематическое исследование: Unilever использует промышленные принтеры SLA, чтобы напечатать большие формы для бутылок с феном. 3D-печать плесени (1000 х 500 мм) принимает 2 Недели до производства - по сравнению с 6–8 недель для обработанной металлической формы - и стоимость \(500- )1,000 против. \(2,500- )10,000.

Ориентация печати: Минимизация поддержки и керлинга

Ориентация влияет на две большие проблемы: Структуры поддержки (Необходимы для удержания выступов) и вьющийся (Усадка смолы, которые деформируют части).

• Нисходящие принтеры: Поддерживает работу, такую ​​как FDM - заменить их, печатая плоские. Критический угол навеса: ~ 30 ° (любой выступок круче, чем это требует поддержки).
• Снизу вверх принтеры: Требовать более сложные опоры, чтобы противостоять силам пилинга. Восточные части под углом (НАПРИМЕР., 45°) Чтобы уменьшить площадь поперечного сечения и предотвратить отряд.

Как исправить керлингу:

• Добавьте дополнительные опоры в уязвимые области (НАПРИМЕР., тонкие стены).
• Избегайте больших плоских поверхностей (Разделите их на меньшие секции).
• Не переживайте (НАПРИМЕР., Держите части от прямых солнечных лучей после печати).

SLA материалы: Выбор правильной смолы для вашего проекта

SLA смола приспосабливаются к конкретным потребностям-от гибких резиновых деталей до высокотемпературных компонентов. Ниже приведены наиболее распространенные типы, с реальными примерами:

Для чаевого: Промышленные системы SLA предлагают больше вариантов материала, чем настольные принтеры. Например, 3D Systems 'Prox Printers работают с наполненными керамическими смолами (Для теплостойких частей), В то время как настольные принтеры (как форма 4) Сосредоточьтесь на общем назначении и стоматологических смолах.

SLA после обработки: От «зеленой части» до готового продукта

Пост-обработка не подлежит обсуждению для SLA-он поворачивает липкое, частично вылеченная «зеленая часть» в сильную, пригодный для использования объект. Вот типичный рабочий процесс, Использование четкого смоляного объектива в качестве примера:

1. Вымойте часть: Замочить объектив в IPA (90% концентрация) в течение 5–10 минут, чтобы удалить неочищенную смолу. Используйте ультразвуковой очиститель (как форма, образуя стирку) Для труднодоступных областей (НАПРИМЕР., Маленькие отверстия в объективе).
2. Высохнуть тщательно: Вымирайте по воздуху для 30 минуты или используйте фен (низкая температура) Чтобы ускорить сушку. Остаток IPA может вызвать облачность в четких частях.
3. Пост-обращение: Поместите объектив в камеру из ультрафиолета (НАПРИМЕР., Formlabs образуют лекарство) в течение 10–30 минут. Это повышает прочность на растяжение (от 38 MPA к 65 МПА) и теплостойкость (от 42 ° C до 58 ° C).
4. Заканчивать (Необязательный): Песчанный объектив с наждачной бумагой 400–2000, затем отполите с помощью микрофибры и пластиковой лаки. Это удаляет отметки поддержки и делает линзу почти такой же ясной, как и стекло.

Общая ошибка, чтобы избежать: Пропуская пост-обращение. Стоматологическое хирургическое руководство, которое не пост-засеиваемое может взломать во время использования-Plost Curing гарантирует, что он сохраняет свою форму под давлением.

Настольный компьютер против. Промышленные 3D -принтеры SLA: Что вы должны выбрать?

Решение между настольным и промышленным SLA зависит от размера вашего проекта, объем, и точные потребности. Давайте сравним их бок о бок:

Пример реального мира: Небольшая стоматологическая лаборатория использует формулаб с формами 4b (настольный компьютер) печатать 10–20 моделей короны в день. Большая аэрокосмическая компания, такая как Boeing.

Подробные тематические исследования: Как отрасли используют SLA 3D -печать

Давайте рассмотрим, как три отрасли - Dental, аэрокосмическая, и потребительские товары - поставьте SLA, чтобы решить реальные проблемы.

Тематическое исследование 1: Стоматологическая лаборатория сокращает время производства 70% с SLA

Испытание: Небольшая стоматологическая лаборатория в Чикаго была аутсорсинга модельной производства короны - личные времена были 5 дни, и расходы были $25 на модель. Им нужно было ускорить доставку и снизить расходы.
Решение: Они инвестировали в форму 4b. (Настольный принтер SLA) и стоматологические смолы (Точная модель смола и хирургическая гид -смола).
Результаты:

• Время сброшено с 5 Дни до 1 день (Они печатают модели на ночь).
• Стоимость за модель упала $25 к $8 (смола + труд).
• Точность улучшилась: 99% моделей соответствует сканированию пациента (против. 90% от аутсорсинга).

Цитата от менеджера лаборатории: «Теперь мы можем напечатать модель короны, пока пациент все еще находится в кресле - они уходят с временной короной в тот же день. Это преобразовано наше качество обслуживания клиентов ».

Тематическое исследование 2: Аэрокосмическая компания печатает высокотехнологические компоненты с промышленным SLA

Испытание: Boeing нужно было напечатать небольшие компоненты турбин для реактивных двигателей - частям, необходимых для выдержания 180 ° C и иметь жесткие допуски (± 0,01 мм). Традиционная обработка была медленной и дорогой.
Решение: Они использовали 3D Systems Prox 950 (Промышленный принтер SLA) и высокая смола (Овца 5530).
Результаты:

• Время производства для 10 Компоненты выпадали из 2 недели до 3 дни.
• Стоимость за компонент упала $500 к $200 (Никаких инструментов не требуется).
• Части пройдут все тесты: они выдержали 180 ° C для 1000 часы без деформирования.

Ключевое понимание: Промышленная SLA в настоящее время жизнеспособна для конечных аэрокосмических частей, он использовался только для прототипов.

Тематическое исследование 3: Тестирование брендов потребительских товаров быстро пробирается с SLA

Испытание: Ок (производитель кухонных инструментов) хотел проверить 10 Различные дизайны для нового пресса чеснока - они нуждались в прототипах, которые выглядели и казались конечным продуктом (гладкий, долговечный, и водонепроницаемый).
Решение: Они использовали форму 3L Formlabs (Большой принтер SLA) и четкая смола (для водонепроницаемости) и жесткая смола (для долговечности).
Результаты:

• Прототипы были напечатаны в 2 дни (против. 2 Недели для FDM).
• Они проверили все 10 дизайн в 1 месяц (против. 3 месяцы с аутсорсингом).
• В финальном дизайне был 40% Лучшее удовлетворение пользователей (Спасибо гладкой поверхности SLA, что облегчило чистку прессы).

Урок усвоен: Поверхностная отделка SLA не просто эстетика - это влияет на то, как пользователи взаимодействуют с продуктом.

SLA VS. DLP: Подробное сравнение

В то время как SLA отлично подходит для точности, Это не единственная технология 3D-печати на основе смолы. DLP (Цифровая обработка света) это еще один популярный вариант, и знание их различий помогает вам выбрать правильный. Ниже приведено сравнение бок о бок:

Пример реального мира: Прототипирование медицинского устройства

Компания по медицинским устройствам должна напечатать два типа деталей: 1) маленький, Подробные хирургические гиды (с крошечными отверстиями для винтов) и 2) большой, Основное жилье для диагностического инструмента. Для хирургических гидов, Они используют SLA - его высокая точность гарантирует, что отверстия идеально соответствуют анатомии пациента. Для жилья, Они используют DLP - с точки зрения скорости важнее, чем мелкие детали, DLP сокращает время печати от 8 часы (СЛА) к 3 часы.

Когда вы должны выбрать 3D -печать SLA?

SLA не лучше всего подходит для каждого проекта, Но это сияет в определенных сценариях. Вот лучшие варианты использования, когда SLA является идеальным выбором:

• Проекты, требующие мелких деталей: Если у вашей части есть небольшие функции (как гравюры, тонкие стены, или сложные закономерности), Высокое разрешение SLA даст лучшие результаты, чем DLP или FDM. Например, часовой производитель, использующий SLA для печати крошечных прототипов передачи.
• Потребности в гладкой поверхности: Когда вам нужны детали, которые выглядят профессионально без тяжелой постобработки (как шлифование или живопись), Бесплатные слои SLA - большое преимущество. Это распространено в потребительских продуктах, таких как телефона или прототипы игрушек.
• Биосовместимые или специализированные детали: Смолы SLA включают биосовместимые варианты, сделать его подходящим для медицинских приложений (НАПРИМЕР., Пользовательские слуховые аппараты, Хирургические шаблоны) или промышленные детали, которые нуждаются в термостойкости (НАПРИМЕР., небольшие компоненты двигателя).

Top SLA 3D -печать для успеха

1. Оптимизировать ориентацию части: Для зубной короны, ориентироваться на вершину (видимый) поверхность вверх, чтобы минимизировать оценки поддержки - это экономит время полировки.
2. Используйте правильную высоту слоя: Для функциональных частей (НАПРИМЕР., прижие), 100 Микроны уравновешивают скорость и прочность. Для моделей дисплея, 25–50 микрон обеспечивает плавность.
3. Пост правильно обрабатывать: Закрашенные детали слабы-используйте таймер, чтобы убедиться, что вы достигли рекомендуемого времени вылета (НАПРИМЕР., 20 Протокол для формлабов четкие смолы).
4. Храните смолу правильно: Держите смолу в прохладе, темное место (вдали от солнечного света) Чтобы предотвратить преждевременное отверждение. Большинство смол имеют 6-месячный срок годности.
5. Сначала тестируйте с небольшими частями: Перед печати большую часть (НАПРИМЕР., аэрокосмический компонент 30 см.), Распечатайте 5 -см испытательный элемент, чтобы проверить проблемы с керлингом или поддержкой - это экономит смолу и время.

Последние мысли: SLA 3D -печать подходит вам?

SLA идеально подходит, если вам нужно:

• Высокие детали (НАПРИМЕР., стоматологические модели, Микрофлюидика).
• Гладкая поверхность отделка (НАПРИМЕР., Прототипы потребительских продуктов).
• Водонепроницаемые или изотропные детали (НАПРИМЕР., медицинские устройства, Подводные инструменты).

Это менее идеально, если вам нужно:

• Большой, Гибкие части (НАПРИМЕР., игрушки, носимые технологии)–Choose fdm.
• Бюджетный, масштабная продукция (НАПРИМЕР., 10,000+ части)—Соузет литья впрыска.

Являетесь ли вы дизайнером стартапа, специалист по стоматологической лаборатории, или аэрокосмический инженер, Универсальность и точность SLA делают его ценным инструментом. С правым принтером, смола, и пост-обработка, Вы можете превратить цифровые дизайны в высококачественные физические детали в часы, а не дни.

Взгляд Yigu Technology на SLA 3D -печать

В Yigu Technology, Мы верим SLA остается краеугольным камнем высокой 3D-печати Для отраслей, которые определяют приоритеты качества и детали. С годами, Мы поддерживали клиентов в ювелирных изделиях, стоматологический, и аэрокосмические поля путем интеграции технологии SLA в свои рабочие процессы - заталкивая их время прототипирования на 30–50% при повышении точности детали. В то время как DLP лучше для скорости, Способность SLA производить последовательные, Подробные части делают его незаменимым для проектов, где точность не может быть скомпрометирована. Мы также рекомендуем SLA для новых клиентов для 3D -печати смолы., как зрелая экосистема (смолы, Инструменты после обработки) Облегчает принятие и масштабировать.

Часто задаваемые вопросы:

1 квартал: SLA 3D -печать дорогой?

Принтеры SLA обычно стоят дороже, чем принтеры DLP или FDM (Начиная вокруг \(2,000 Для моделей начального уровня, против. \)500 Для базового FDM). Однако, Для проектов, нуждающихся в высоких деталях, Стоимость часто оправдана-вы сэкономите деньги на постобработке и уменьшите итерации дизайна. Затраты на смола также различаются: Основные смолы \(50- )100 за литр, в то время как специализированные смолы (биосовместимый) может быть $200+ за литр.

2 квартал: Сколько времени нужно, чтобы напечатать часть со SLA?

Время печати зависит от размера детали, высота слоя, и сложность. Небольшая часть (НАПРИМЕР., 20 -миллиметровый прототип ювелирных изделий) может занять 1-2 часа, в то время как большая часть (НАПРИМЕР., 150 -мм игрушечная модель) может занять 6–10 часов. Помнить: SLA медленнее, чем DLP, но быстрее, чем некоторые высокоостренные принтеры FDM.

Q3: Достаточно ли запасные детали для конечного использования?

Да, в зависимости от смолы. Жесткие смолы SLA могут быть такими же сильными, как и некоторые пластмассы (как абс), сделать их подходящими для конечных деталей, таких как небольшие передачи или телефонные чехлы. Однако, Части SLA не такие сильные, как металлические детали или высокопроизводительные детали FDM (как те, которые сделаны из нейлона). Для запасных деталей (НАПРИМЕР., машины компоненты), Вам может потребоваться использовать усиленную смолу или рассмотреть другие технологии.

Q4: Почему мой SLA Print провалился (И как это исправить)?

Печатные сбои распространены, Но большинство из трех выпусков: Проблемы с смолой, Проблемы поддержки, илилечение несоответствий.

Пример: Дизайнер продукта печатал тонкостенный телефон, который продолжал керлингу. Наклонив корпус 30 ° (Чтобы избежать больших плоских поверхностей) и сокращение времени воздействия ультрафиолета на 2 секунды за слой, Следующий отпечаток вышел совершенно плоским.

Q5: Сколько стоит 3D -печать SLA?

Стоимость зависит от трех факторов: Тип принтера, смола, ипост-обработка. Вот срыв для небольшого прототипа (5CM x 5 см x 5 см.):

Примечание: Для больших партий (НАПРИМЕР., 100 стоматологические модели), Настольный SLA становится более рентабельным-таковая стоимость за модель падает до 8–12 долларов США. (против. $15- 20 долларов за аутсорсинг).

Q6: Могут ли часты SLA быть окрашены или покрыты покрытыми?

Да! Запчасти для SLA принимают краску и хорошо покрывают, Спасибо их гладкой поверхности. Вот как это сделать:

• Рисование: Пекщика наждачной бумаги из 400 громкости, применить учебник (НАПРИМЕР., Акриловый грунтовка), Затем используйте распылительную краску или акриловую краску. Для глянцевой отделки, Добавить прозрачное пальто.
• Металлическое покрытие: Используйте керамическую смолу (НАПРИМЕР., Сомос выступают) для части, затем набейте это никелем или хром. Это обычно для декоративных деталей (НАПРИМЕР., ювелирные изделия) или функциональные компоненты (НАПРИМЕР., электрические разъемы).

Случай: Ювелирный дизайнер печатает кольца с литой смолой, Затем тарелки их 24-километровым золотом-кусочки не могут определить разницу между 3D-печатью и традиционно брошенными кольцами.