Основные принципы и процессы
Стереолитография (SLA):
SLA использует ультрафиолетовый (УФ) лазер для выборочного отверждения и затвердевания слоев жидкой фотополимерной смолы, содержащейся в ванне. Лазерный луч, управляемый гальванометрами, прорисовывает поперечное сечение каждого слоя на поверхности смолы, точно отверждая его. После завершения слоя платформа сборки опускается на толщину одного слоя, лезвие повторного нанесения обеспечивает свежий слой смолы, и процесс повторяется до полного формирования детали. Постобработка включает в себя удаление детали, промывку в растворителе (например, изопропиловом спирте) для удаления излишков смолы и окончательное отверждение под УФ-светом для достижения оптимальных механических свойств. Структуры поддержки часто необходимы для нависающих элементов и должны быть удалены вручную после печати.
Селективное лазерное спекание (SLS):
SLS использует мощный инфракрасный лазер для сплавления мелких частиц полимерного порошка (обычно материалов на основе нейлона, таких как PA12). Процесс происходит внутри нагреваемой камеры, поднятой до температуры чуть ниже точки плавления порошка, чтобы минимизировать термические искажения. Ролик или лезвие сначала распределяет тонкий слой порошка по платформе сборки. Затем лазер сканирует поперечное сечение детали, прочно спекая частицы порошка вместе. Платформа сборки опускается, наносится новый слой порошка, и процесс повторяется. Неспеченный порошок, окружающий деталь во время сборки, естественным образом действует как поддержка, позволяя создавать сложные геометрии без выделенных структур поддержки. После печати детали требуют охлаждения внутри камеры сборки, прежде чем их извлекут из порошкового слоя для очистки (часто с использованием сжатого воздуха или пескоструйной обработки) и возможной постобработки.
Основные различия между SLA и SLS
В следующей таблице обобщены основные различия между этими двумя технологиями:
| Аспект | Стереолитография (SLA) | Селективное лазерное спекание (SLS) |
| Принцип технологии | УФ-лазерная фотополимеризация жидкой смолы | Инфракрасное лазерное спекание термопластичного порошка |
| Основные материалы | Различные фотополимерные смолы (стандартные, прочные, гибкие, литьевые, с керамическим наполнителем) | Термопластичные порошки (в основном нейлон/PA 11 и 12, а также композиты, такие как наполненные стеклом или алюминием) |
| Структуры поддержки | Требуются для нависаний | Не требуются |
| Типичная толщина слоя | 25 - 100 микрон | 80 - 120 микрон |
| Точность размеров | ± 0,1% (нижний предел ~ ± 0,05 мм) | ± 0,3% (нижний предел ~ ± 0,1 - 0,2 мм) |
| Качество поверхности | Очень гладкая | Зернистая, пористая, слегка шероховатая поверхность |
| Объем сборки | Средний - большой (обычные системы до ~800*800*500 мм) | Средний (обычные системы около ~350*350*420 мм) |
| Постобработка | Извлечение из платформы, удаление поддержки, промывка (IPA), последующее отверждение | Охлаждение, удаление порошка, (часто пескоструйная обработка или окрашивание) |
| Основные механические свойства | Может быть хрупким15; Более низкая термостойкость | Функциональные детали: хорошая механическая прочность, долговечность и термостойкость |
Преимущества и недостатки
Преимущества SLA:
Высокое разрешение и гладкая поверхность: Отлично подходит для детализированных моделей, прототипов внешнего вида и визуальных приложений.
Детализация мелких элементов: Способность производить очень тонкие стенки и сложные элементы.
Широкое разнообразие материалов: Предлагает смолы, имитирующие различные пластмассы со свойствами, такими как прозрачность, гибкость или устойчивость к высоким температурам (хотя часто с ограничениями по сравнению с настоящими термопластами).
Относительно высокая скорость сборки: Для небольших, сложных деталей SLA может быть быстрее, чем SLS.
Недостатки SLA:
Хрупкие свойства материала:15 Стандартные смолы не подходят для функциональных деталей, подвергающихся высоким нагрузкам или деформациям.
Ограниченная долгосрочная стабильность: Детали могут разрушаться под воздействием длительного УФ-излучения и, как правило, не подходят для использования на открытом воздухе.
Требуются структуры поддержки: Добавляет время постобработки и может оставлять дефекты на поверхности.
Обращение с материалами: Жидкие смолы требуют осторожного обращения и могут быть грязными; очистка IPA создает отходы.
Преимущества SLS:
Отличные механические свойства: Производит прочные, долговечные и функциональные детали, подходящие для конечного использования, прототипирования под нагрузкой и живых петель.
Не требуются структуры поддержки:56 Сам порошковый слой поддерживает детали, обеспечивая создание очень сложных геометрий, взаимосвязанных деталей и оптимального размещения нескольких компонентов в одной сборке.
Высокое использование материала: Неспеченный порошок можно в значительной степени перерабатывать и повторно использовать для последующих сборок (хотя необходимо управлять коэффициентом обновления).
Хорошая химическая и термическая стойкость: Нейлоновые материалы обеспечивают лучшую производительность в суровых условиях по сравнению со стандартными смолами.
Недостатки SLS:
Шероховатая поверхность: Детали имеют характерную зернистую, пористую поверхность, которая часто требует постобработки для эстетических целей.
Как правило, более длительное время выполнения: Процесс включает в себя длительные фазы предварительного нагрева и последующего охлаждения, увеличивающие общее время производства.
Более высокие затраты на оборудование и эксплуатацию: Машины, как правило, дороже, чем сопоставимые системы SLA.
Ограничения по материалам: В основном ограничено различными нейлоновыми порошками; другие материалы менее распространены.
Обращение с порошком: Требует осторожного обращения и выделенного рабочего пространства; риски вдыхания требуют надлежащей вентиляции или закрытых систем.
Сценарии применения и рекомендации по выбору
Выбор между SLA и SLS во многом зависит от предполагаемого применения и требований к деталям.
Выберите SLA для:
Визуальных и эстетических прототипов: Модели, где внешний вид, гладкость и мелкие детали имеют первостепенное значение (например, модели дизайна потребительских товаров, архитектурные модели, статуэтки).
Детализированных шаблонов и форм: Приложения, такие как шаблоны для литья по выплавляемым моделям.
Моделей, требующих прозрачности: Прозрачные смолы доступны для таких применений, как световоды или визуализация потока жидкости.
Приложений, где очень гладкая поверхность имеет решающее значение и планируется вторичная обработка (например, покраска).
Выберите SLS для:
Функционального прототипирования и тестирования: Детали, которые должны выдерживать механические нагрузки, деформации или имитировать конечные производственные материалы (например, прототипы корпусов, функциональные шестерни, кронштейны, петли).
Сложных, интегрированных сборок: Разработка деталей, которые в противном случае потребовали бы сборки из нескольких компонентов из-за возможности печати взаимосвязанных и закрытых элементов без поддержки.
Деталей конечного использования небольшого объема: Производство небольших партий конечных продуктов, где традиционное литье под давлением не является экономичным.
Деталей, требующих хороших механических свойств и термостойкости.
