揭秘sla光固化3d印表機的優缺點以及應用

2020-11-23 中國教育..

　　什麼是光固化?它是如何工作的?這個名字來自哪裡?我們涵蓋了這項令人印象深刻和突出技術的所有基礎，包括優缺點，比較等等!

　　什麼是光固化?

　　通過立體光刻印刷的物體。立體平版印刷術，通常稱為SLA，是增材製造領域最受歡迎和最普遍的技術之一。它的工作原理是使用高功率雷射來硬化容器中的液態樹脂，以產生所需的3D立體形狀。簡而言之，該工藝使用低功率雷射和光聚合以逐層方式將光敏樹脂轉化為3D固體塑料。

　　金石三維SLA光固化是3D列印中採用的三種主要技術之一，還有熔融沉積成型(FDM)和選擇性雷射燒結(SLS)。它屬於樹脂3D列印類別。通常與SLA組合的類似技術稱為數字光處理(DLP)。它代表了SLA過程的一種演變，使用投影儀屏幕而不是雷射。

　　歷史

　　工業級SLA光固化3D印表機由3D列印公司金石三維的創始人江澤星於2012年推出，並成功投入手板模型製作生產。2015年，金石喬遷到深圳，並成立「深圳市金石三維列印科技有限公司」，建立了標準化、規模化的3D印表機生產基地。同時，也開始了3D列印材料的研發--光敏樹脂。SLA是20世紀80年代首次進入快速原型製造領域，並繼續發展成為一種廣泛使用的技術。

　　組件

　　每個標準SLA 3D印表機通常由四個主要部分組成：

　　1. 裝有液體光聚合物的罐：液態樹脂通常是透明的液體塑料。

　　2. 浸入水槽的穿孔平臺：平臺下降到水箱中，可根據印刷過程上下移動。

　　3. 高功率紫外雷射器

　　4. 計算機界面，管理平臺和雷射運動

　　它是如何工作的?

　　光固化與許多增材製造工藝的情況一樣，第一步包括通過CAD軟體設計3D模型。生成的CAD文件是所需對象的數位化表示。如果它們不是自動生成的，則必須將CAD文件轉換為STL文件。標準曲面細分語言(STL)或「標準三角形語言」是Abert Consulting Group於1987年專門為3D Systems創建的立體光刻軟體的原生文件格式.STL文件描述了3D對象的表面幾何形狀，忽略了其他常見的CAD模型屬性，例如顏色和紋理。

　　預印表機步驟是將STL文件饋送到3D切片器軟體，例如Cura。這些平臺負責生成G代碼，這是3D印表機的本地語言。

　　SLA 3D列印

　　當該過程開始時，雷射將第一層印刷物「拉」到光敏樹脂中。無論雷射擊中何處，液體都會固化。通過計算機控制的鏡子將雷射引導到適當的坐標。

　　此時，值得一提的是金石三維研發的工業級SLA光固化3D印表機是相反的。也就是說，雷射指向構建平臺，該平臺從低位開始並逐漸升高。在第一層之後，根據層厚度(通常約0.1mm)升高平臺，並使另外的樹脂在已經印刷的部分下方流動。雷射然後固化下一個橫截面，並重複該過程直到整個部件完成。沒有被雷射接觸的樹脂保留在桶中並且可以重複使用。

　　後期處理

　　在完成材料聚合之後，平臺從罐中升起並排出多餘的樹脂。在該過程結束時，將模型從平臺移除，洗滌多餘的樹脂，然後置於UV烘箱中進行最終固化。印後固化使物體達到儘可能高的強度並變得更穩定。

　　替代流程：數字光處理

　　正如我們之前提到的，SLA的一個後代是數字光處理(DLP)。與SLA不同，DLP使用數字投影儀屏幕在整個平臺上閃爍每層的單個圖像。由於投影儀是數字屏幕，每層將由正方形像素組成。因此，DLP印表機的解析度對應於像素大小，而對於SLA，它是雷射光斑尺寸。

　　優點和缺點

　　優點

　　金石三維SLA光固化3D印表機是市場上最精確的3D列印技術之一。可以創建具有極高質量的原型，具有精細的特徵(薄壁，尖角等)和複雜的幾何形狀。層厚度可以低至25μm，最小特徵尺寸在50和250μm之間。

　　列印表面光滑。構建體積可高達1700*800*500mm，而不會犧牲精度。

　　缺點

　　印刷往往需要很長時間。陡坡和懸挑在建造過程中需要支撐結構。在印刷或固化階段期間，這些部件可能會塌陷。樹脂相對脆弱，因此不適用於功能原型或機械測試。

　　SLA提供有限的材料和顏色選擇，通常提供黑色，白色，灰色和透明材料。樹脂通常是專有的，因此不能在不同品牌的印表機之間輕鬆交換。SLA列印成本相對較高(例如機器，材料)。

　　SLA與FDM

　　在FDM中，長絲通過熱擠出機進料並逐層沉積。使用的材料通常是熱塑性塑料，但它們可以與其他元素混合，包括木材，金屬和碳纖維。這是優於SLA的一個優點，SLA只有有限的材料選擇。而在FDM解析度中指的是電機的精度，而在SLA中它取決於雷射束的緊密度。這就是SLA能夠生成更高細節和準確度的對象的原因。FDM的材料成本明顯降低，因為印表機便宜，塑料捲軸也比樹脂便宜。

　　SLA 與 SLS

　　選擇性雷射燒結(SLS)涉及完全不同的方法，但它也涉及使用雷射。雖然和SLA光固化一樣也使用雷射，但功能強大。這是因為，光束不是固化物質，而是將粉末加熱到將其顆粒融合在一起的程度。通常與SLS組合的是直接金屬雷射燒結(DMLS)和選擇性雷射熔化(SLM)，它們特別適用於金屬。普通SLS適用於尼龍等聚合物。

　　與使用其他技術製造的物體相比，SLS印刷品特別堅固耐用。此外，由於SLS中不需要支撐，因此列印可能具有複雜的幾何形狀。SLS的細節可能相當高，它通常無法與SLA的精度相比。

　　由於其高功率雷射器，SLS機器採用了先進的技術，包括對有害紫外線輻射的特殊屏蔽。這導致印表機昂貴，幾乎沒有桌面或臺式選項。因此SLS粉末比液體光聚合物更昂貴。

　　雖然光固化是第一個為快速原型開發而開發的工藝，並且是主要3D列印方法中最早的一種，但它仍然是創建具有高精度和耐用性的原型的有吸引力的解決方案。許多行業和業餘愛好者使用這個過程來構建原型和最終產品，並且該技術繼續變得更加經濟實惠和易於使用。

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