Стереолитография (SLA) — это ранняя технология 3D печати, которую запатентовал Чарльз Халл в 1984 году. Первый 3D принтер на ее основе был выпущен в 1988 году компанией 3D Systems. Метод использует процесс фотополимеризации для создания трехмерных объектов из чувствительной к УФ-излучению смолы. Для отвердения материала его подвергают послойной обработке лазером. Технология обеспечивает высокое качество напечатанных изделий, что делает ее одной из самых востребованных среди доступных на рынке.
Помимо смолы здесь применяется специальное покрытие для защиты изделий от УФ-излучения, которое может быть разного цвета. Стереолитография позволяет печатать детали относительно мелких габаритов по сравнению с иными технологиями. Хотя некоторые модели принтеров (например, Mammoth) способны выпускать объекты размером свыше двух метров. В статье мы расскажем об особенностях SLA-печати, сферах ее применения, нюансах постобработки и перспективах развития этого метода аддитивного производства.
Процесс
Как и в случае с другими способами 3D печати, для запуска SLA-процесса необходим файл с 3D моделью. Его можно подготовить при помощи CAD-программы (к примеру, SolidWorks, Sculpt или SelfCAD). Указанные файлы в формате STL предназначены для слайсера, который послойно нарезает модель для последующей печати. Затем соответствующие инструкции передаются на 3D принтер. Комплектация SLA-принтеров включает ванночку для смолы, подвижную платформу (ось Z), систему скребков (ось X), УФ-лазер, зеркальный гальванометр (оси X и Y) и фокусирующую оптику.
Лазерный луч обрабатывает жидкую смолу по параметрам модели из STL-файла. После затвердевания первого слоя платформа перемещается на один уровень ниже и приступает к обработке следующей секции. Печать включает определенное количество циклов для полноценного оформления изделия. У ряда моделей SLA-принтеров (например, от Formlabs) этот процесс имеет обратную последовательность: платформу погружают в лоток со смолой, а лазер обрабатывает материал снизу вверх.
Постобработка
После окончания процесса 3D печати следует очистить деталь при помощи растворителя, чтобы убрать остатки смолы. Далее изделие подвергают УФ-обработке для финализации процесса фотополимеризации, что позволяет повысить прочность материала. Это отличает SLA от прочих методов аддитивного производства (SLS, FDM или PolyJet), для которых не требуется обработка ультрафиолетом.
Как и в случае с FDM-печатью, при стереолитографии также используют поддержки для изготовления деталей сложной геометрической формы. Они помогают им сохранять форму в процессе печати, а затем удаляются на этапе постобработки. Технология SLA придает поверхности изделий небольшую стекловидность, но делает их более качественными, чем после FDM или SLS печати с такой же толщиной слоя. Переходы между слоями часто почти незаметны. Однако для этого метода доступно лишь небольшое количество цветов.
Развитие технологии
Вскоре после появления стереолитографии на рынке многие компании начали искать способы совершенствования этой технологии. Одной из таких инноваций стал метод DLP: он задействует не лазер, а видеопроектор для ускоренной и более крупногабаритной печати. Фирма Prodways разработала метод MovingLight с мобильным видеопроектором для повышения скорости производства деталей. А принтеры British Photocentric оснащены ЖК-экраном, который используется как источник УФ-излучения для затвердевания материала.
Недавно компания Carbon3D разработала процесс CLIP (Continuous Liquid Interface Production), который регулирует объем кислорода при фотополимеризации. Такая инновация ускоряет печать в десятки раз. Еще одна перспективная технология 3D печати создается компанией ONO: она использует свет смартфона для затвердевания смолы. Среди ключевых поставщиков SLA-принтеров стоит отметить 3D Systems (родоначальника этой технологии) и ряд молодых компаний, включая DWSlab, B9Creator и Formlabs.
Сферы применения
Чаще всего стереолитографию используют для разработки прототипов в разных областях производства, благодаря высокой скорости получения результата. Однако также при помощи SLA можно изготовить и функциональные детали при наличии соответствующего принтера. Еще эту технологию задействуют при производстве пресс-форм для литья под давлением, преимущественно для стоматологических и ювелирных изделий. SLA помогает легко и быстро напечатать точную копию готового изделия, которую затем заворачивают в огнеупорный материал для создания формы. Потом в нее заливают расплавленный металл или иной жидкий материал.