Podstawowe Zasady i Procesy
Stereolitografia (SLA):
SLA wykorzystuje laser ultrafioletowy (UV) do selektywnego utwardzania i zestalania warstw ciekłej żywicy fotopolimerowej zawartej w wannie. Wiązka lasera, kontrolowana przez galwanometry, rysuje przekrój każdej warstwy na powierzchni żywicy, utwardzając ją precyzyjnie. Po zakończeniu warstwy platforma budowlana opada o grubość jednej warstwy, ostrze do ponownego nakładania zapewnia świeżą warstwę żywicy, a proces powtarza się, aż część zostanie w pełni uformowana. Obróbka końcowa obejmuje usunięcie części, płukanie w rozpuszczalniku (np. alkohol izopropylowy) w celu usunięcia nadmiaru żywicy i końcowe utwardzanie światłem UV w celu uzyskania optymalnych właściwości mechanicznych. Struktury podporowe są często niezbędne dla elementów wystających i muszą być ręcznie usuwane po wydrukowaniu.
Selektywne Spiekanie Laserowe (SLS):
SLS wykorzystuje laser na podczerwień o dużej mocy do stapiania małych cząstek polimerowego proszku (zazwyczaj materiałów na bazie nylonu, takich jak PA12). Proces zachodzi w ogrzewanej komorze, podniesionej do temperatury tuż poniżej temperatury topnienia proszku, aby zminimalizować zniekształcenia termiczne. Wałek lub ostrze najpierw rozprowadza cienką warstwę proszku na platformie budowlanej. Następnie laser skanuje przekrój części, spiekanie cząsteczek proszku razem na stałe. Platforma budowlana opada, nakładana jest nowa warstwa proszku i proces się powtarza. Niespieczony proszek otaczający część podczas budowy naturalnie działa jako podpora, umożliwiając tworzenie złożonych geometrii bez dedykowanych struktur podporowych. Po wydrukowaniu części wymagają schłodzenia w komorze budowlanej przed usunięciem z łoża proszkowego w celu czyszczenia (często za pomocą sprężonego powietrza lub piaskowania) i potencjalnej obróbki końcowej.
Kluczowe Różnice Między SLA a SLS
Poniższa tabela podsumowuje główne różnice między tymi dwiema technologiami:
| Aspekt | Stereolitografia (SLA) | Selektywne Spiekanie Laserowe (SLS) |
| Zasada Technologii | Fotopolimeryzacja żywicy ciekłej laserem UV | Spiekanie laserem na podczerwień proszku termoplastycznego |
| Główne Materiały | Różne żywice fotopolimerowe (standardowe, wytrzymałe, elastyczne, odlewnicze, wypełnione ceramiką) | Proszki termoplastyczne (głównie Nylon/PA 11 i 12 oraz kompozyty, takie jak wypełnione szkłem lub aluminium) |
| Struktury Podporowe | Wymagane dla nawisów | Niewymagane |
| Typowa Grubość Warstwy | 25 - 100 mikronów | 80 - 120 mikronów |
| Dokładność Wymiarowa | ± 0,1% (dolna granica ~ ± 0,05 mm) | ± 0,3% (dolna granica ~ ± 0,1 - 0,2 mm) |
| Wykończenie Powierzchni | Bardzo gładkie | Ziarniste, porowate, lekko szorstkie powierzchnie |
| Objętość Budowy | Średnia do Dużej (popularne systemy do ~800*800*500 mm) | Średnia (popularne systemy około ~350*350*420 mm) |
| Obróbka Końcowa | Usunięcie z platformy, usunięcie podpór, płukanie (IPA), utwardzanie końcowe | Chłodzenie, odproszkowanie, (często piaskowanie lub barwienie) |
| Kluczowe Właściwości Mechaniczne | Może być kruche15; Niższa odporność termiczna | Części funkcjonalne: Dobra wytrzymałość mechaniczna, trwałość i odporność termiczna |
Zalety i Wady
Zalety SLA:
Wysoka Rozdzielczość i Gładkie Wykończenie Powierzchni: Doskonałe do szczegółowych modeli, prototypów wyglądu i zastosowań wizualnych.
Szczegółowe Cechy: Zdolność do wytwarzania bardzo cienkich ścian i skomplikowanych elementów.
Szeroka Gama Materiałów: Oferuje żywice symulujące różne tworzywa sztuczne o właściwościach takich jak przezroczystość, elastyczność lub odporność na wysokie temperatury (choć często z ograniczeniami w porównaniu z prawdziwymi termoplastami).
Relatywnie Szybka Prędkość Budowy: W przypadku małych, skomplikowanych części, SLA może być szybsze niż SLS.
Wady SLA:
Kruche Właściwości Materiału:15 Standardowe żywice nie nadają się do części funkcjonalnych poddawanych dużym naprężeniom lub obciążeniom.
Ograniczona Długoterminowa Stabilność: Części mogą ulegać degradacji pod wpływem długotrwałego narażenia na światło UV i generalnie nie nadają się do użytku na zewnątrz.
Wymagane Struktury Podporowe: Dodaje czas obróbki końcowej i może pozostawiać skazy na powierzchni.
Obsługa Materiałów: Ciekłe żywice wymagają ostrożnego obchodzenia się i mogą być brudzące; czyszczenie IPA generuje odpady.
Zalety SLS:
Doskonałe Właściwości Mechaniczne: Wytwarza mocne, trwałe i funkcjonalne części odpowiednie do zastosowań końcowych, prototypowania pod obciążeniem i zawiasów.
Brak Potrzeby Stosowania Struktur Podporowych:56 Samo łoże proszkowe wspiera części, umożliwiając bardzo złożone geometrie, części blokujące się i optymalne zagnieżdżanie wielu komponentów w jednej budowie.
Wysokie Wykorzystanie Materiału: Niespieczony proszek może być w dużej mierze poddawany recyklingowi i ponownie wykorzystywany do kolejnych budów (choć należy zarządzać współczynnikami odświeżania).
Dobra Odporność Chemiczna i Termiczna: Materiały nylonowe oferują lepszą wydajność w trudnych warunkach w porównaniu ze standardowymi żywicami.
Wady SLS:
Szorstkie Wykończenie Powierzchni: Części mają charakterystyczną ziarnistą, porowatą powierzchnię, która często wymaga obróbki końcowej do zastosowań estetycznych.
Zazwyczaj Dłuższy Czas Realizacji: Proces obejmuje długie fazy wstępnego nagrzewania i chłodzenia końcowego, wydłużając całkowity czas produkcji.
Wyższe Koszty Sprzętu i Eksploatacji: Maszyny są generalnie droższe niż porównywalne systemy SLA.
Ograniczenia Materiałowe: Głównie ograniczone do różnych proszków nylonowych; inne materiały są mniej powszechne.
Obsługa Proszku: Wymaga ostrożnego obchodzenia się i dedykowanej przestrzeni roboczej; ryzyko wdychania wymaga odpowiedniej wentylacji lub zamkniętych systemów.
Scenariusze Zastosowań i Wytyczne Dotyczące Wyboru
Wybór między SLA a SLS zależy w dużej mierze od zamierzonego zastosowania i wymagań części.
Wybierz SLA dla:
Wizualnych i Estetycznych Prototypów: Modele, w których wygląd, gładkość i drobne szczegóły są najważniejsze (np. modele projektowe produktów konsumenckich, modele architektoniczne, figurki).
Szczegółowych Wzorów i Form: Zastosowania takie jak wzory do odlewania inwestycyjnego.
Modele Wymagające Przezroczystości: Dostępne są przezroczyste żywice do zastosowań takich jak światłowody lub wizualizacja przepływu płynów.
Zastosowania, w których bardzo gładkie wykończenie jest krytyczne i planowana jest obróbka wtórna (np. malowanie).
Wybierz SLS dla:
Funkcjonalnego Prototypowania i Testowania: Części, które muszą wytrzymać naprężenia mechaniczne, obciążenia lub symulować ostateczne materiały produkcyjne (np. prototypy obudów, funkcjonalne koła zębate, wsporniki, zawiasy).
Złożonych, Zintegrowanych Zestawów: Projektowanie części, które w przeciwnym razie wymagałyby montażu z wielu komponentów ze względu na możliwość drukowania blokujących się i zamkniętych elementów bez podpór.
Niskoseryjnych Części Końcowych: Produkcja małych partii produktów końcowych, w których tradycyjne oprzyrządowanie do formowania wtryskowego jest nieekonomiczne.
Części Wymagające Dobrych Właściwości Mechanicznych i Odporności Termicznej.
