Лазерная стереолитография (сокр. SLA и STL от англ. Stereolithography ) — одна из технологий быстрого прототипирования . Аппарат для стереолитографии впервые был запатентован Чаком Халлом в 1984 году.

Основы технологии

Технология лазерной стереолитографии основана на фотоинициированной лазерным излучением или излучением ртутных ламп полимеризации фотополимеризующейся композиции (ФПК).

Данный метод отличается от других тем, что в нем используют в качестве «строительного материала» не порошки, а фотополимеры в жидком состоянии. В ёмкость с жидким фотополимером помещается сетчатая платформа (элеватор), на которой осуществляется "выращивание" прототипа.

С помощью этой технологии спроектированный на компьютере трёхмерный объект синтезируется из жидкой ФПК последовательными тонкими (0,05—0,2 мм) слоями, формируемыми под действием лазерного излучения на подвижной платформе . Как правило, процессор формирования горизонтальных сечений предварительно преобразовывает описание 3D-модели будущего объекта из формата STL-файла в совокупность послойных сечений с требуемым шагом по высоте, массив которых записывается в исполнительный файл с расширением SLI . Данный файл представляет собой набор двумерных векторных данных, обеспечивающих последовательное управление ориентацией луча лазера посредством зеркал в процессе синтеза объекта, команды на включение лазера, перемещение платформы и т.д.

Далее включается лазер, воздействующий на те участки полимера, которые соответствуют стенкам целевого объекта, вызывая их затвердевание. После этого вся платформа погружается чуть глубже, на величину, равную толщине слоя. Также в этот момент специальная щетка орошает участки, которые могли остаться сухими вследствие некоторого поверхностного натяжения жидкости. По завершении построения объект погружают в ванну со специальными составами для удаления излишков и очистки. И, наконец, финальное облучение мощным ультрафиолетовым светом для окончательного отвердевания. Как и многие другие методы 3D-прототипирования, SLA требует возведения поддерживающих структур, которые вручную удаляются по завершении строительства .

Лазерная стереолитография позволяет в кратчайшие сроки (от нескольких часов до нескольких дней) пройти путь от конструкторской или дизайнерской идеи до готовой модели детали .

Особенности

• Из-за выборочного отвердевания на компоненты и технологию процесса накладываются жесткие двусторонние ограничения. Например, чем гуще смола изначально, тем легче её перевести в полимерное состояние, но и тем хуже её гидромеханические качества. Для чрезмерно жидкого полимера требуется больше времени на успокоение его поверхности после перемещения платформы.
• Чем мощнее введенный в смолу фотоинициатор, тем меньшее времени нужно слабому лазеру для засветки, но и тем меньшее время жизни у всего объёма смолы, так как он подвержен фоновой засветке.

Основным отличием производителей лазерных стереолитографов являются указанные выше характеристики, так как в целом, устройство и принцип действия таких машин идентичны. В любой SLA-машине возможно применение любого расходного материала после соответствующей настройки. Одно из преимуществ 3D-печати методом SLA — скорость, составляющая в среднем 4-7 мм/час по высоте модели (зависит от загрузки рабочей платформы и шага построения) . Один из производителей оборудования для стереолитографии - компания 3D Systems (США), - предлагает машины с размерами камеры синтеза от 250х250х250 мм до 1500х750х500 мм . Бельгийская компания « » создала аппарат, способный создавать объекты размером до двух метров.

Недостатки

• Среди недостатков SLA обычно называют высокую стоимость как оборудования, так и расходного материала .

Области применения

• Создание конструкторских и дизайнерских прототипов , макетов различных изделий и сборок.
• Изготовление формообразующей при различных видах точного литья . Создание моделей для изготовления формообразующей оснастки из других материалов.
• Создание мастер-модели при изготовлении электродов для электроэрозионной обработки .
• Восстановление объектов по данным рентгеновской, акустической или ЯМР- томографии в медицине , криминалистике , археологии и др.
• Изготовление микрооптики из прозрачных пластических материалов, в том числе для видеокамер нано- БПЛА .

См. также

• 3D-принтер
• Разработка с общедоступными наработками

Примечания

Литература

• Лазерные технологии обработки материалов: современные проблемы фундаментальных исследований и прикладных разработок — монография под ред. В. Я. Панченко , раздел «Лазерные технологии быстрого прототипирования и прямой фабрикации трехмерных объектов». - М.: Физматлит , 2009. - 664 с. - ISBN 978-5-9221-1023-5

Ссылки

• // Институт проблем лазерных и информационных технологий РАН