Hướng dẫn in 3D lập thể (SLA)

Trong số nhiều quy trình in 3D nhựa, công nghệ in 3D lập thể (SLA) đã trở thành phương pháp phổ biến và phổ biến nhất do hiệu suất tuyệt vời của nó. Nó có thể tạo ra các nguyên mẫu có độ chính xác cao, đẳng hướng, kín nước và các bộ phận thành phẩm để đáp ứng nhu cầu sản xuất đa dạng.
Các bộ phận được sản xuất bởiMáy in SLA 3D Không chỉ có một loạt các thuộc tính vật liệu tiên tiến có thể thích ứng với các yêu cầu sử dụng của các kịch bản khác nhau; Kết thúc bề mặt tuyệt vời của nó làm cho kết cấu sản phẩm trở nên tinh tế và tinh tế; Và màn hình tính năng tốt của nó có thể khôi phục chính xác các chi tiết thiết kế và nhận ra việc xây dựng các cấu trúc phức tạp. Trong hướng dẫn chi tiết này, bạn sẽ có một sự hiểu biết sâu sắc về cơ chế vận hành củaMáy in 3D nhựa SLA, Khám phá lý do tại sao nó được sử dụng rộng rãi bởi hàng ngàn chuyên gia ngày nay và biết làm thế nào các máy in SLA có thể được tích hợp vào quy trình làm việc của bạn để mang lại lợi ích đáng kể cho công việc của bạn.



Mục lục
 

1. SLA 3D in là gì?

1.1 Công nghệ SLA 3D hoạt động như thế nào

2. Lịch sử ngắn gọn về mặt lập thể

3. Máy in 3D Desktop SLA phá vỡ thị trường

4. Quy trình công việc in 3D SLA
Giai đoạn 4.1Design
Giai đoạn 4.2
Giai đoạn xử lý 4.3

5. Tại sao chọn SLA 3D in?
5.1Tốc độ và đầu ra
5.2Tính linh hoạt vật chất
5.3Độ chính xác và độ chính xác
5.4Các tính năng tốt và hoàn thiện bề mặt mịn

6. Các ứng dụng của công nghệ in 3D SLA

7. Vật liệu in 3D SLA


1. SLA 3D in là gì?

 

Stereolithography (còn được gọi là Photopolymer hóa VAT hoặc in nhựa 3D) là một quá trình sản xuất phụ gia sử dụng nguồn sáng để chữa nhựa chất lỏng vào nhựa cứng. In SLA 3D là nhanh nhất, với độ phân giải và độ chính xác cao nhất, các chi tiết sắc nét nhất và hoàn thiện bề mặt mịn nhất trong toàn bộ trường công nghệ in 3D. Ngoài ra, công nghệ in 3D nhựa có một lợi thế nổi bật khác - sự đa dạng vật liệu. Các nhà sản xuất vật liệu đã phát triển các công thức nhựa SLA sáng tạo có nhiều tính chất quang học, cơ học và nhiệt có thể phù hợp với hoàn toàn với nhựa nhiệt dẻo tiêu chuẩn, kỹ thuật và công nghiệp.
 

Với sự tiến bộ liên tục của phần cứng in 3D, khoa học phần mềm và vật liệu, công nghệ SLA đã trở nên giá cả phải chăng và dễ tiếp cận hơn, cho phép các công ty chuyển đổi các mô hình tạo mẫu, thử nghiệm và sản xuất của họ. Các bộ phận in SLA 3D đã được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau, chẳng hạn như sản xuất các sản phẩm hoàn chỉnh, các bộ phận thay thế công nghiệp, hỗ trợ sản xuất, công cụ, v.v ... Bề mặt hoàn thiện mịn màng và dung sai chặt chẽ của nó làm cho nó trở thành một lựa chọn lý tưởng cho các tổ hợp đa mảnh, sản phẩm tiêu dùng hoặc các bộ phận đánh giá thiết kế cuối cùng.


 

Bây giờ các quy trình làm việc giá cả phải chăng và dễ sử dụng đã có sẵn, các doanh nghiệp thuộc mọi quy mô có cơ hội mang lại in 3D chất lượng cao trong nhà. Việc áp dụng công nghệ này đã giúp hàng ngàn chuyên gia giảm chi phí vận hành, tăng hiệu quả và tạo ra các mô hình kinh doanh hoàn toàn mới.

1.1 Công nghệ SLA 3D hoạt động như thế nào
 

Nguyên tắc làm việc của công nghệ in 3D SLA dựa trên việc sử dụng ánh sáng để củng cố nhựa chất lỏng thành một vật thể ba chiều. Phương pháp cụ thể là để lộ thùng nhựa hoặc bể nhựa với nguồn sáng để làm cứng nhựa chất lỏng. Trong các máy in SLA 3D từ trên xuống truyền thống, nguồn sáng được đặt phía trên thùng nhựa chất lỏng và ánh sáng chiếu xạ nhựa chất lỏng từ trên xuống dưới. Vào năm 2011, công nghệ lập thể lập thể đảo ngược được đưa ra bởi những người đồng sáng lập Formlabs Max Lobovsky, David Cranor và Natan Linder đã lật lại bố cục truyền thống và đặt nguồn sáng bên dưới bể nhựa. Khi làm việc, mặt cắt ngang của phần đầu tiên được vẽ ở lớp nhựa dưới cùng. Khi nền tảng xây dựng tăng lên, nhựa chất lỏng sẽ tự nhiên chảy dưới lớp hóa rắn để hoàn thành việc lấp đầy lớp nhựa. Lặp lại quá trình này có thể in các đối tượng ba chiều phức tạp.


 

Có rất nhiều sự đổi mới trong công nghệ lập thể ngược, trong đó thiết kế của bình nhựa dưới đáy (linh hoạt) trong suốt (cuối cùng linh hoạt) có ý nghĩa rất lớn. Thiết kế này không chỉ giúp sản xuất máy in SLA 3D đảo ngược lớn hơn, mà bề mặt linh hoạt của nó cũng có thể làm giảm hiệu quả lực bong tróc và cải thiện sự ổn định và hiệu quả in ấn.
 

Máy in SLA 3D sử dụng vật liệu nhiệt nhạy cảm - nhựa. Khi nhựa SLA tiếp xúc với ánh sáng của một bước sóng cụ thể, các chuỗi phân tử ngắn bên trong nhanh chóng kết nối, và các monome và oligomers trùng hợp thành hình dạng hình học cứng hoặc linh hoạt để đạt được sự hóa rắn.

Trong thập kỷ qua, các quy trình in 3D nhựa mới đã xuất hiện, chủ yếu dựa trên loại nguồn sáng được sử dụng. Các quy trình phổ biến bao gồm: Stereolithography điều khiển bằng laser (SLA), sử dụng mật độ năng lượng cao của laser để xử lý nhựa chính xác; Xử lý ánh sáng kỹ thuật số (DLP), sử dụng các thiết bị micromrror kỹ thuật số để nhanh chóng chuyển đổi các mẫu ánh sáng để chữa nhựa; Mặt nạ lập thể (MSLA, thường được sử dụng thay thế cho việc in LCD 3D), sử dụng màn hình LCD làm mặt nạ để điều khiển khu vực nơi ánh sáng được chiếu xạ. Ví dụ: Công cụ in màn hình Low Force ™ (LFD) của FormLabs là một hình thức in MSLA 3D nâng cao.


 

Quy trình in ấn SLA 3D rất đơn giản. Sau khi in, các bộ phận nên được làm sạch bằng rượu hoặc ether để loại bỏ nhựa chất lỏng dư thừa trên bề mặt. Sau đó, tùy thuộc vào vật liệu, một bước sau khi xử lý có thể được yêu cầu để hoàn thành việc trùng hợp bộ phận và đạt được các tính chất vật liệu tối ưu của nó. Các phương pháp sau xử lý như tô màu, phủ hoặc mạ điện có thể được thực hiện để đáp ứng các yêu cầu ứng dụng cụ thể hoặc thẩm mỹ.

2. Lịch sử ngắn gọn về mặt lập thể


 

Stereolithography có từ đầu những năm 1980, khi nhà nghiên cứu của Nhật Bản, Tiến sĩ Hideo Kodama tiên phong trong phương pháp phân lớp hiện đại để chữa các photopolyme bằng ánh sáng UV, trở thành nguyên mẫu của lập thể lập thể. Charles (Chuck) W. Hull sau đó đặt ra thuật ngữ "lập thể lập thể" và có được bằng sáng chế cho công nghệ vào năm 1986. Trong cùng năm đó, ông thành lập 3D Systems và chính thức thương mại hóa lập thể, mở một chương mới trong ứng dụng của nó trong lĩnh vực công nghiệp. Hull mô tả công nghệ là tạo ra các vật thể 3D bằng cách liên tục "in" các lớp vật liệu mỏng có thể được chữa khỏi bằng ánh sáng tia cực tím.
 

Mặc dù lập thể lập thể được sinh ra sớm, nhưng đây không phải là công nghệ in 3D đầu tiên để đạt được sự phổ biến rộng rãi. Vào cuối những năm 2000, khi các bằng sáng chế liên quan đã hết hạn, các máy in 3D định dạng nhỏ (FDM) đã xuất hiện trên thị trường. Sau khi công nghệ đùn giá cả phải chăng này được tung ra, nó đã kích hoạt làn sóng ứng dụng rộng rãi đầu tiên và công nhận công nghệ in 3D, mở rộng đáng kể phạm vi ứng dụng của sản xuất phụ gia. Tuy nhiên, máy in 3D FDM có những hạn chế nhất định trong việc đáp ứng các nhu cầu chuyên nghiệp khác nhau và không thể bao gồm đầy đủ tất cả các kịch bản ứng dụng. Điều này cũng thúc đẩy sự đổi mới liên tục của công nghệ lập thể trong sự phát triển tiếp theo để thích ứng với các nhu cầu đa dạng hơn.

3. Máy in 3D Desktop SLA phá vỡ thị trường

 

Trong sự phát triển của công nghệ in 3D,Máy in 3D SLA Desktopđã mang lại những thay đổi thị trường. Trước đây, in 3D có độ phân giải cao dựa trên các hệ thống công nghiệp lớn, tốn kém và chiếm một khu vực rộng lớn. Máy in SLA máy tính để bàn đã phá vỡ tình huống này với cơ thể nhỏ gọn và giá cả phải chăng của họ, làm cho in 3D có độ phân giải cao trở nên phổ biến.

Giải pháp lập thể ngược đầu tiên có ý nghĩa lớn. Nó cho phép các khách hàng khác nhau truy cập công nghệ in 3D SLA và nguyên mẫu của nó đặt nền tảng cho sự phát triển công nghệ tiếp theo. Trong năm 2015, số lượng vật liệu tương thích tăng lên, giúp đổi mới trong nhiều ngành công nghiệp như thiết kế sản phẩm, sản xuất kỹ thuật, nha khoa và trang sức. Vào năm 2019, bể nhựa dưới đáy linh hoạt đã được sử dụng để giảm lực bong tróc, cải thiện chất lượng in và mở rộng phạm vi ứng dụng. Ngày nay, công nghệ lập thể đã trở thành một trong những quy trình in 3D nhựa trưởng thành với khả năng cạnh tranh mạnh mẽ.


4.SLA Quy trình công việc in 3D

Giai đoạn 4.1Design



Sử dụng phần mềm CAD hoặc dữ liệu quét 3D để thiết kế mô hình 3D và xuất nó sang định dạng STL hoặc OBJ. Nhập phần mềm chuẩn bị in, đặt tham số và cắt nó, chẳng hạn như phần mềm Preform, có thể tự động tạo hỗ trợ và xác định hướng in. Người dùng nâng cao cũng có thể làm rỗng các bộ phận cho công nghệ SLA để lưu vật liệu.
 

Giai đoạn 4.2


Sau khi cài đặt thiết kế và tham số được hoàn thành, phần mềm chuẩn bị in sẽ truyền dữ liệu đến máy in thông qua mạng, USB hoặc Ethernet. Bể nhựa có thể tháo rời và nền tảng của máy in SLA đảo ngược là thuận tiện cho việc thay đổi vật liệu và in mới.

 

Giai đoạn xử lý 4.3

Hầu hết các máy in SLA cần phải loại bỏ thủ công các bộ phận, nhưng nền tảng xây dựng flex và flex l có thể nhanh chóng loại bỏ các bộ phận để giảm thiệt hại. Sau khi loại bỏ, làm sạch chúng bằng rượu isopropyl hoặc ether, và sử dụng thiết bị rửa mẫu để đơn giản hóa quy trình. Một số vật liệu cần được bảo vệ sau khi rửa và sấy khô. Chữa bệnh có thể kiểm soát chính xác nhiệt độ và ánh sáng để đảm bảo hiệu ứng bảo dưỡng. Cuối cùng, các dấu hỗ trợ và mài được loại bỏ, và các bộ phận SLA cũng có thể được xử lý, sơn hoặc xử lý thêm bằng cách mài, mạ điện, v.v. để đáp ứng các yêu cầu ứng dụng khác nhau.

5. Tại sao chọn SLA 3D in?
 

5.1 Tốc độ và đầu ra
Trong công nghệ in 3D, việc in SLA 3D là nhanh nhất và bảo dưỡng SLA điều khiển bằng laser chậm hơn DLP hoặc MSLA. Hỗ trợ nhựa mô hình nhanh, với tốc độ 100 mm/giờ và có thể được in trong hai giờ, với nhiều lần lặp mỗi ngày. Nó có thể đạt được thiết kế và sản xuất quy mô con người, với hầu hết các bản dựng hoàn thành trong vòng sáu giờ, và sản xuất hàng loạt hoặc lớn có thể được hoàn thành trong vòng một ngày.
 

 

5.2 Tính linh hoạt vật liệu
Vật liệu in 3D SLA rất phong phú, với hàng trăm công thức nhựa, có thể chứa đầy các vật liệu phụ trợ, có tính đến các tính chất cơ học và độ cứng khác nhau, bao gồm các vật liệu trong nhiều ngành công nghiệp. Các nhà sản xuất máy in có chế độ tự chuẩn bị, nền tảng mở hoặc nhãn trắng. Mặc dù khác với nhựa nhiệt dẻo truyền thống, nhưng có nhựa SLA phù hợp với hầu hết mọi ứng dụng.

 

5.3 Độ chính xác và độ chính xác
Độ chính xác và độ chính xác là rất quan trọng đối với các ngành công nghiệp khác nhau, và in SLA là một trong những giải pháp in 3D có độ chính xác cao. Độ chính xác đề cập đến mức độ phù hợp với kích thước mô hình CAD và độ chính xác là mức độ sản xuất lặp đi lặp lại có cùng kích thước. Độ chính xác của máy in SLA 3D cấp chuyên nghiệp là giữa xử lý tiêu chuẩn và tốt, và bị ảnh hưởng bởi nguồn sáng, chất lượng thành phần, hiệu chuẩn thiết kế kỹ thuật và vật liệu. Vật liệu cứng nhắc chính xác hơn. , có thể in với độ chính xác cao, môi trường kín được làm nóng và in nhiệt độ thấp làm giảm tác động của sự mở rộng và co lại, và động cơ in LFD và lực bong tróc thấp đảm bảo độ chính xác của các bộ phận.

 

5.4 Các tính năng tốt và hoàn thiện bề mặt mịn
Máy in SLA 3D là điểm chuẩn để sản xuất các bề mặt mịn và các tính năng tốt. Bề mặt của các bộ phận được in mịn, hầu như không có dòng lớp và không yêu cầu xử lý hậu kỳ nhiều. Sự xuất hiện là tương đương với sản xuất truyền thống. So với FDM và SLS, SLA có thể đạt được các tính năng tốt hơn và kích thước nhỏ hơn, điều khiển ánh sáng chính xác hơn và có thể in các tính năng nhỏ và tường mỏng.

6. Các ứng dụng của công nghệ in 3D SLA
Các bộ phận in nhựa 3D tăng tốc đổi mới và hỗ trợ các doanh nghiệp trong các ngành công nghiệp khác nhau với các vật liệu tiên tiến, quy trình chính xác và thuận tiện cao. Giảm chi phí làm cho nó kinh tế và dễ mở rộng hơn, và các ứng dụng sử dụng cuối cùng và tùy biến đại chúng đang trở nên phổ biến hơn.
 

1. Sản xuất



So với sản xuất truyền thống, các nhà sản xuất sử dụng in 3D để chế tạo các công cụ nguyên mẫu, công cụ tùy chỉnh, khuôn và hỗ trợ sản xuất để giảm chi phí và thời gian quay vòng, tối ưu hóa quy trình sản xuất và cải thiện chất lượng và hiệu quả. Bao gồm các hỗ trợ sản xuất (đồ gá và đồ đạc), chế tạo khuôn nhanh (tiêm, ép nóng, silicone, đúc thổi), đúc kim loại, lô nhỏ và sản xuất tùy chỉnh quy mô lớn.

 

2. Ô tô



Ngành công nghiệp ô tô sử dụng công nghệ in 3D SLA để sản xuất các bộ phận khác nhau trong toàn bộ quá trình, từ các mô hình ý tưởng đến các bộ phận sau bán hàng, liên quan đến tạo mẫu nhanh (mô hình khái niệm, sản xuất nguyên mẫu chức năng, thử nghiệm xác minh), chế tạo khuôn nhanh, hỗ trợ sản xuất và hoàn thiện, sau khi bán hàng và các bộ phận tùy chỉnh.
 

3. Hàng không vũ trụ

Các bộ phận in SLA 3D được sử dụng để thử nghiệm không gian, sản xuất và thử nghiệm hàng không thương mại, tạo mẫu và sản xuất trong ngành hàng không vũ trụ. Áp dụng cho tạo mẫu nhanh (thử nghiệm đường hầm gió), chế tạo khuôn nhanh, hỗ trợ sản xuất và hoàn thiện, thay thế và các bộ phận tùy chỉnh.

4. Nha khoa



Nha khoa kỹ thuật số sử dụng in 3D để giảm rủi ro và cung cấp các sản phẩm và dụng cụ tùy chỉnh có độ chính xác cao, bao gồm các mô hình Crown và Bridge, Clear Aligners và Holley Retainer, hướng dẫn phẫu thuật, nép và miếng đệm cắn, mô hình để đúc và ép, và răng giả.
 

5. Y tế
 

Công nghệ in 3D máy tính để bàn chuyên nghiệp giúp các bác sĩ cung cấp các kế hoạch và thiết bị điều trị tùy chỉnh, tiết kiệm thời gian và chi phí, và được áp dụng cho các mô hình giải phẫu, thiết bị y tế và dụng cụ phẫu thuật, chỉnh hình và phục hồi cho kế hoạch phẫu thuật.
 

6. Trang sức



Ngành công nghiệp trang sức sử dụng in CAD và 3D để tạo mẫu nhanh để đáp ứng nhu cầu của khách hàng và sản xuất các sản phẩm hoàn chỉnh có thể được đúc trực tiếp, được áp dụng cho đúc sáp bị mất (đúc đầu tư), nguyên mẫu có độ trung thực cao tùy chỉnh và khuôn mẫu để đúc cao su.

7. Vật liệu in 3D SLA
 

Nhựa kỹ thuật

Trong lĩnh vực kỹ thuật và sản xuất, hiệu suất vật liệu có liên quan đến chất lượng sản phẩm và hiệu quả sản xuất. Là một vật liệu chứa đầy thủy tinh cao, nhựa Xinshan có thể vẫn ổn định và không biến dạng khi chịu tải trọng lớn. Đây là một lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng có yêu cầu độ cứng cao như ép phun, đảm bảo sản xuất các bộ phận công nghiệp có độ chính xác cao và cường độ cao. Nhựa kỹ thuật Xinshan được xây dựng cho các nhu cầu phức tạp và vượt trội hơn các vật liệu phổ biến như ABS, silicone và Peek. Dòng sản phẩm rất phong phú, bao gồm vật liệu cứng cứng, vật liệu rắn chống va đập, vật liệu linh hoạt chống uốn, các loại nhựa chức năng đặc biệt như chống tĩnh điện và chống cháy, cũng như các vật liệu công nghệ tiên tiến như gốm và âm thanh 3D.
 

Nhựa nha khoa

Resin nha khoa Xinshan đã cách mạng hóa lĩnh vực nha khoa, và có thể nhanh chóng sản xuất các thiết bị tương thích sinh học như căn chỉnh trong suốt và hướng dẫn phẫu thuật, và cũng có thể cung cấp các giải pháp chất lượng cao cho các ứng dụng nội bộ tiên tiến như răng giả đầy đủ. Xinshan tạo ra một quy trình làm việc được sắp xếp hợp lý và tích hợp cho các chuyên gia nha khoa và mỗi liên kết được thiết kế cẩn thận để đảm bảo sản xuất các bộ phận chính xác mà không cần điều chỉnh và hiệu chuẩn tẻ nhạt.
 

Nhựa trang sức

Trong ngành công nghiệp trang sức, tùy chỉnh và tinh chỉnh là chìa khóa, và nhựa trang sức là vật liệu chính cho tạo mẫu và sản xuất đồ trang sức tùy chỉnh. Nhựa trang sức trên núi mới khôi phục chi tiết tốt, và có thể tái tạo các lớp phủ rõ ràng, vuốt sắc nét, v.v. Các thương nhân thuộc mọi kích cỡ có thể sử dụng nó để sản xuất các món thử, đúc trang sức tùy chỉnh hoặc các bậc thầy khuôn có thể tái sử dụng cho khách hàng để đáp ứng nhu cầu cá nhân hóa, giảm chi phí và thúc đẩy đổi mới trong ngành công nghiệp trang sức.

 

Với những lợi thế độc đáo, công nghệ in SLA 3D đã bắt nguồn từ nhiều ngành công nghiệp và đã thúc đẩy rất nhiều thay đổi đổi mới và sản xuất. Nhìn về tương lai, với sự tiến bộ liên tục của khoa học phần cứng, phần mềm và vật liệu, độ chính xác, tốc độ và tính đa dạng vật liệu của in SLA 3D dự kiến ​​sẽ được cải thiện hơn nữa và chi phí sẽ tiếp tục giảm. Công nghệ này cũng sẽ mở rộng ứng dụng của mình trong các lĩnh vực mới nổi hơn và tạo ra nhiều khả năng hơn. Tôi tin rằng trong tương lai gần, công nghệ in 3D SLA sẽ thúc đẩy sự phát triển xã hội như công nghệ sản xuất truyền thống ngày nay và giúp các ngành công nghiệp khác nhau đạt đến tầm cao mới.