Що це таке стереолітографія?
Це одна з технологій 3д-друку, тобто відтворення тривимірного об'єкту з комп'ютерної моделі. Завдяки їй час, необхідний на перетворення нескладної конструкторської ідеї в пластмасову деталь, може становити всього кілька годин. При цьому точність і витрати на реалізацію такого проекту мають приголомшливі співвідношення ціна-якість. Але про все по порядку.
Історія виникнення
Перша поява даної технології датується +1984 роком, коли американець Чарльз Халл представив дослідний зразок. Через два роки він заснував компанію 3D System, ще через два роки був випущений перший 3D SLA принтер. З тих пір і до наших днів вони продовжують удосконалювати технологію лазерного стереолітографії. І якщо раніше вона використовувалася в основному для промислового виробництва, а принтери виглядали громіздко і коштували дорого, то сьогодні цілком можна придбати невелику і не дуже дорогий пристрій для домашнього використання.
технологія друку
Головне властивість, яке використовує стереолітографія - це пошарове Фотополімерное затвердіння рідкого олигомера під впливом лазерного пучка. Суть цього процесу в з'єднанні коротких мономерних молекул в довгі полімерні. Для наочності цей процес можна порівняти з завмиранням епоксидної смоли (олігомеру) під дією затверджувача (реагенту). У звичайному стані вона рідка, але вступаючи в реакцію її молекули з'єднуються і застигають, перетворюючись на твердий полімер.
Весь процес 3D друку знаходиться під контролем машини. Усередині принтера знаходиться ємність з рідким речовиною, що містить фотоініціатор - реагент, який при контакті з лазером призводить до затвердіння. В резервуарі на відстані 0,1-0,2 мм від поверхні рідини розташована платформа, до якої згодом кріпиться виготовляється модель. Лазер проходить по контуру всіх стінок заготовки, після чого вона опускається ще на 0,2 мм і процес повторюється.
Товщина лазера становить 0,3 мм, це дозволяє виготовити найрізноманітніші предмети з високою точністю, а затвердіння тільки тієї частини рідини, на яку впливає пучок, робить цю технологію досить економною, що позначається на кінцевій вартості готової моделі. Після закінчення процесу модель витягується з резервуара, очищається від незастившего олігомерного речовини і поміщається в камеру для остаточної полімеризації. Для скорочення часу виготовлення деталі опромінюються лазером зовсім недовго. Ступінь полімеризації в 20% надає їм достатню міцність для вилучення і очищення. У камері цей показник доводять до 100%, опромінюючи модель протягом 20 хвилин ініціював світлом. Після остаточного затвердіння деталі полірують, при необхідності фарбують.
Характеристики готових виробів
Стереолітографія дозволяє створити досить міцні до зовнішнього впливу предмети і в межі може витримувати навантаження близько 890 кг / см2. Однак вони неоднорідні за своїми властивостями. Справа в тому, при твердінні полімеру має місце процес усадки, який, в залежності від використовуваного складу олигомера може становити від одного до трьох відсотків. Оскільки виготовлення деталей ведеться «пошарово», у напрямку цих шарів створюється внутрішня напруга конструкції, яке дуже чуйно реагує на вигини і удари. Наприклад, з цієї причини плоскі об'єкти краще створювати «стоячи на ребрі», а не «лежачи» і по можливості додатково проектувати ребра жорсткості.
Що стосується температурного впливу, то стереолітографія дозволяє створити предмети, що витримують нагрівання до 100 ° C, після кип'ятіння протягом 60 хвилин межа міцності по навантаженню падає до 290 кг / см2. При 500 ° C - полімер повністю втрачає міцність і стає чорним.
вартість виробів
Методи оцінки вартості виробів лазерної стереолітографії в Росії і в Європі дещо відрізняються. Так в країнах ЄС прийняти платити за час виготовлення деталі, а у нас - за її габарити. Додатково може стягуватися плата за:
- 3D сканування моделі;
- правку вже готового 3D об'єкта (виправлення помилок, побудова «підпірок», ребер жорсткості);
- власне виготовлення;
- постобработку (видалення підпірок, шліфування, полірування); \
- складність виготовлення (розбиття на кілька частин, «вирощування» в положенні, яке сприятиме більшій міцності, але займе більше часу і ін.).
Середня вартість за «вирощування» виробу становить 30 руб. за 1 см3. При наявності готової 3D моделі приблизну вартість можна порахувати в спеціальних програмах.
Переваги та недоліки лазерної стререолітографіі
До переваг цієї технології можна віднести:
- високу міцність «на натиск»;
- низьку вартість і економність процесу;
- практично повна відсутність обмежень в геометрії виготовленого об'єкта;
- нескладний розрахунок часу виготовлення;
До слабких сторін стереолітографії відносяться:
- усадка матеріалу при затвердінні, внаслідок чого, низька міцність «на вигин» і удар;
Моделі 3D SLA принтерів, присутні на ринку
SLA принтери використовуються переважно у професійній і промислової діяльності, хоча існують і моделі для домашнього використання. Вартість недорогих моделей становить від 150 000 руб. до 350 000 руб. Ціна дорогих принтерів досягає 4 200 000 руб.
Порівняння характеристик різних моделей Стереолітографіческая пристроїв дивіться в таблиці нижче:
Ще вчора технологія під назвою «стереолітографія» звучала як якась абракадабра і, за винятком вузького кола фахівців, про неї ніхто не чув. Сьогодні інтернет сповнений сайтів, що пропонують безкоштовне 3D сканування за наданими фотографій, онлайн-редагування своїх тривимірних моделей, швидке замовлення і недороге виготовлення виробів будь-якої складності. Стереолітографія вже активно використовується в медицині, машинобудуванні, архітектурі та інших областях людської діяльності. Завтра, ймовірно, 3D принтер буде мати кожен школяр і виконувати домашні завдання по просторового моделювання.