Druk 3d w technologii SLA

Druk 3D SLA, czyli stereolitografia, jest jedną z pierwszych i najbardziej rozwiniętych technik druku 3D. Opracowana przez Chucka Hulla w latach 80. XX wieku, technologia ta wykorzystuje światło UV do utwardzania ciekłych żywic fotopolimerowych warstwa po warstwie, tworząc trójwymiarowe obiekty. Dzięki swojej precyzji i zdolności do tworzenia skomplikowanych geometrii, stereolitografia znajduje zastosowanie w wielu dziedzinach, w tym w prototypowaniu, biomedycynie i produkcji przemysłowej.

Jak działa SLA?

1. Projekt i przygotowanie: Proces zaczyna się od stworzenia cyfrowego modelu 3D obiektu, który ma zostać wydrukowany. Model ten jest następnie importowany do specjalistycznego oprogramowania, które przygotowuje go do druku poprzez podział na cienkie, poziome warstwy.
2. Drukowanie: W drukarce SLA znajduje się zbiornik z ciekłą żywicą. Nad zbiornikiem umieszczone jest źródło światła UV – najczęściej laser, który precyzyjnie naświetla powierzchnię żywicy, utwardzając (polimeryzując) ją warstwa po warstwie zgodnie z danymi z modelu 3D. Po utwardzeniu każdej warstwy, platforma drukująca obniża się o grubość warstwy (od kilku do kilkudziesięciu mikrometrów), a następny przekrój jest naświetlany i utwardzany.
3. Czyszczenie i utwardzanie: Po zakończeniu druku, obiekt jest zanurzany w roztworze alkoholu izopropylowego lub innym rozpuszczalniku, aby usunąć nieutwardzoną żywicę. Następnie obiekt jest dodatkowo utwardzany za pomocą światła UV, aby zapewnić maksymalną wytrzymałość i trwałość.

Zalety i zastosowania

Precyzja i szczegółowość: Jedną z głównych zalet druku SLA jest jego wyjątkowa precyzja i zdolność do reprodukowania bardzo szczegółowych i skomplikowanych modeli. Technologia ta pozwala na tworzenie warstw o grubości zaledwie 0,01 mm, czyli 10 mikronów. To sprawia, że warstwy są praktycznie niewidoczne dla gołego oka, a wydruki charakteryzują się niezwykłą gładkością powierzchni.

W porównaniu do druku FDM, gdzie standardowa grubość warstwy wynosi około 0,2 mm, różnica w jakości wykończenia jest znacząca. Warstwy w druku FDM są często widoczne, co może wpływać na estetykę i funkcjonalność gotowego produktu. Dzięki SLA, użytkownicy mogą cieszyć się wydrukami o dużo lepszej jakości wykończenia.

Dodatkowo, zaawansowane możliwości SLA pozwalają na uzyskanie efektów, które są trudne lub niemożliwe do osiągnięcia przy użyciu innych technologii druku 3D. Na przykład, zastosowanie odpowiednich żywic może prowadzić do produkcji obiektów całkowicie przezroczystych, co jest idealne dla aplikacji wymagających wysokiej przejrzystości, jak na przykład elementy optyczne, osłony lub prototypy szklanych przedmiotów. Takie właściwości sprawiają, że SLA jest technologią wybieraną w wielu precyzyjnych i specjalistycznych zastosowaniach, gdzie detale i jakość wykończenia odgrywają kluczową rolę.

Materiały: Istnieje wiele różnych rodzajów żywic dostępnych dla druku SLA, w tym żywice elastyczne, trwałe, przypominające szkło oraz biokompatybilne, co rozszerza zakres zastosowań tej technologii.

Wyzwania i ograniczenia

• Koszty: Drukarki SLA i materiały do nich są generalnie droższe niż te używane w innych technologiach druku 3D. W szczególności, koszt 1000g podstawowej żywicy do druku SLA może być od 2,5 do 3 razy wyższy niż cena 1000g standardowego filamentu wykorzystywanego w najbardziej popularnej obecnie technologii druku 3D, czyli FDM.
• Czas: Chociaż drukarki SLA mogą produkować detale z wyjątkową precyzją, czas druku może być dłuższy w porównaniu z innymi metodami, szczególnie przy większych obiektach.
• Obsługa: Użytkowanie i utrzymanie drukarki SLA wymaga szczególnej uwagi ze względu na charakterystykę używanych materiałów. Żywice, które utwardzają się pod wpływem światła UV, muszą być starannie chronione przed bezpośrednimi promieniami słonecznymi, aby uniknąć ich niezamierzonego utwardzenia. Taka sytuacja nie tylko prowadzi do marnowania drogiego materiału, ale także może wpływać negatywnie na jakość wydruków.

Po każdym wydruku kluczowe jest dokładne czyszczenie drukarki. Resztki żywicy zalegające na elementach drukarki, jeśli zostaną wystawione na światło słoneczne lub inne źródła UV, mogą nieoczekiwanie utwardzić się, co w skrajnych przypadkach może prowadzić do uszkodzeń mechanicznych urządzenia. Regularne czyszczenie nie tylko przedłuża żywotność drukarki, ale także zapewnia stałą wysoką jakość drukowanych obiektów.

Bezpieczeństwo i środowisko pracy: Żywice używane do druku SLA mogą być toksyczne i drażniące dla ciała człowieka. Charakteryzują się również nieprzyjemnym zapachem, który może być uciążliwy podczas dłuższej eksploatacji drukarki. Z tego powodu, pomieszczenie, w którym operowana jest drukarka SLA, musi być odpowiednio wentylowane, aby zapewnić bezpieczne i komfortowe warunki pracy. Dodatkowo, podczas manipulowania żywicą zaleca się noszenie odpowiednich środków ochrony osobistej, takich jak rękawiczki ochronne, a w niektórych przypadkach także okulary ochronne i maski, aby zminimalizować ryzyko kontaktu ze skórą lub inhalacji oparów.

Stereolitografia jest fascynującą technologią, która zrewolucjonizowała prototypowanie i produkcję. Dzięki swojej zdolności do tworzenia wysokiej jakości, dokładnych i złożonych części, SLA ma stabilną pozycję w przemyśle.