Laserstereolitografia

Laserstereolitografia (lyhenne SLA ja STL englantilaisesta  Stereolithographysta ) on yksi nopeista prototyyppitekniikoista . Chuck Hull patentoi stereolitografialaitteen ensimmäisen kerran vuonna 1984. [yksi]

Tekniikan perusteet

Laserstereolitografian tekniikka perustuu lasersäteilyllä tai elohopealamppujen säteilyllä fotoinitioidun fotopolymeroitavan koostumuksen (PPC) polymerointiin .

Tämä menetelmä eroaa muista siinä, että siinä ei käytetä jauheita "rakennusmateriaalina", vaan valopolymeerejä nestemäisessä tilassa. Verkkoalusta (hissi) asetetaan säiliöön, jossa on nestemäistä fotopolymeeriä, jolla prototyyppi "kasvatetaan".

Tällä tekniikalla tietokoneella suunniteltu kolmiulotteinen esine syntetisoidaan nestemäisestä PPC:stä peräkkäisissä ohuissa (0,05–0,2 mm) [2] kerroksissa, jotka muodostuvat lasersäteilyn vaikutuksesta liikkuvalla alustalla [3] . Yleensä vaakaosien muodostava prosessori muuntaa ensin tulevan objektin 3D-mallin kuvauksen STL-tiedostomuodosta vaaditun korkeusaskeleen joukoksi kerrostettuja osia, joiden matriisi kirjoitetaan suoritettavaan tiedostoon SLI-laajennus [3] . Tämä tiedosto on joukko kaksiulotteisia vektoritietoja, jotka mahdollistavat lasersäteen suunnan peräkkäisen ohjauksen peilien avulla objektin synteesin aikana, komennon käynnistää laser, liikuttaa alustaa jne. [3]

Seuraavaksi laser kytketään päälle, mikä vaikuttaa niihin polymeerin osiin, jotka vastaavat kohdeobjektin seiniä, jolloin ne kovettuvat. Sen jälkeen koko alusta uppoaa hieman syvemmälle kerroksen paksuutta vastaavalla määrällä. Myös tässä vaiheessa erikoisharja kastelee alueita, jotka ovat saattaneet jäädä kuiviin nesteen pintajännityksen vuoksi. Rakentamisen päätyttyä esine upotetaan kylpyyn erityisillä yhdisteillä ylimääräisen ja puhtaan poistamiseksi. Ja lopuksi lopullinen säteilytys tehokkaalla ultraviolettivalolla lopullista kovettumista varten. Kuten monet muut 3D-prototyyppitekniikat, SLA edellyttää tukirakenteiden pystyttämistä, jotka poistetaan manuaalisesti valmistumisen jälkeen [3] [4] .

Laserstereolitografia mahdollistaa mahdollisimman lyhyessä ajassa (useasta tunnista useaan päivään) siirtymisen suunnittelusta tai suunnitteluideasta osan valmiiksi malliksi [3] [4] .

Ominaisuudet

• Selektiivisen jähmettymisen vuoksi komponenteille ja prosessiteknologialle asetetaan ankaria kahdenvälisiä rajoituksia. Esimerkiksi mitä paksumpi hartsi alun perin on, sitä helpompi se on siirtää polymeeritilaan, mutta sitä huonommat ovat myös sen hydromekaaniset ominaisuudet. Liian nestemäinen polymeeri vaatii enemmän aikaa asettua pinnalle alustan siirtämisen jälkeen.
• Mitä tehokkaampi fotoinitiaattori on lisätty hartsiin, sitä vähemmän aikaa heikko laser tarvitsee valaistakseen, mutta myös sitä lyhyempi koko hartsitilavuuden käyttöikä, koska se on alttiina taustavalaistukselle.

Suurin ero laserstereolitografien valmistajien välillä on edellä mainitut ominaisuudet, koska yleensä tällaisten koneiden laite ja toimintaperiaate ovat identtiset. Kaikissa SLA-koneissa on mahdollista käyttää mitä tahansa kuluvaa materiaalia asianmukaisten asetusten jälkeen. Yksi SLA-menetelmällä 3D-tulostuksen eduista on nopeus, joka on mallin korkeudella keskimäärin 4-7 mm/h (riippuen työtason kuormituksesta ja rakennusvaiheesta) [2] . Yksi stereolitografialaitteiden valmistajista, 3D Systems (USA), tarjoaa koneita, joiden synteesikammioiden koko on 250x250x250 mm - 1500x750x500 mm [2] . Belgialainen yritys Materialize on luonut koneen, joka pystyy luomaan jopa kahden metrin kokoisia esineitä.

Haitat

• SLA:n haitoista mainitaan yleensä sekä laitteiden että kulutustarvikkeiden korkea hinta [2] .

Sovellukset

• Suunnittelun ja suunnittelun prototyyppien luominen , eri tuotteiden ja kokoonpanojen asettelut.
• Muotoilulaitteiden valmistus erilaisiin tarkkuusvaluihin . Mallien luominen muotoilulaitteiden valmistukseen muista materiaaleista.
• Master - mallin luominen elektrodien valmistuksessa sähköpurkauskoneistukseen .
• Esineiden entisöinti röntgen-, akustisen tai NMR- tomografian mukaan lääketieteessä , oikeuslääketieteessä , arkeologiassa jne.
• Mikrooptiikan valmistus läpinäkyvistä muovimateriaaleista, myös nano -UAV-videokameroihin . [5]

Katso myös

• 3D tulostin
• Kehitys julkisesti saatavilla olevien kehityshankkeiden kanssa

Muistiinpanot

1. ↑ Charles W. Hull. US-patentti "Laitteet kolmiulotteisten esineiden tuotantoon stereolitografialla"  (englanniksi) (1984). Haettu 20. heinäkuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 12. tammikuuta 2018.
2. ↑ 1 2 3 4 Zlenko M.A., Popovich A.A., Mutylina I.N. Lisäteknologiat koneenrakennuksessa. - Pietari: Polytechnic University Publishing House. - 2013. - S. 87 - 96. - 222 s. - [1] Arkistoitu 14. elokuuta 2017 Wayback Machinessa
3. ↑ 1 2 3 4 5 V. Slyusar. Fabber-teknologiaa. Uusi 3D-mallinnustyökalu . Aikakauslehti "Elektroniikka: tiede, teknologia, liiketoiminta" - 2003. - nro 5, s. 54 - 60. (2003). Haettu 20. heinäkuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 21. syyskuuta 2018. (Venäjän kieli)
4. ↑ 1 2 V. Slyusar. Tehdas jokaiseen taloon . Maailman ympäri. - nro 1 (2008). - tammikuu 2008. (2008). Haettu 20. heinäkuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 28. elokuuta 2017. (Venäjän kieli)
5. ↑ Egorenko M.P., Efremov V.S., Katkov I.A. 3D-tulostustekniikan käytön näkymät nanodronien videokameroiden optisten järjestelmien kehittämisessä.// Interexpo Geo-Siberia - Novosibirsk: Siperian valtion geosysteemien ja teknologian yliopisto. - Osa 5, nro 2. - 2017. - C. 19-23. [2] Arkistoitu 30. toukokuuta 2019 Wayback Machinessa

Kirjallisuus

• Laserteknologiat materiaalinkäsittelyyn: perustutkimuksen ja soveltavan kehityksen nykyaikaiset ongelmat , monografia, toim. V. Ya. Panchenko , osio "Laserteknologiat kolmiulotteisten objektien nopeaan prototyyppiin ja suoraan valmistukseen". - M.: Fizmatlit , 2009. - 664 s. - ISBN 978-5-9221-1023-5

Linkit

• Laserstereolitografia // Venäjän tiedeakatemian laser- ja tietotekniikan ongelmien instituutti
• Laserstereolitografia: mahdollisuudet ja rajoitukset
• Laserstereolitografian laajuus