Почему SLA‑печать – оптимальное решение для быстрого прототипирования

Создание прототипов – один из важнейших этапов в процессе разработки или модернизации продукта. Чем меньше времени проходит от выработки концепции до получения готового изделия, тем быстрее продукт попадает на рынок и тем выше конкурентоспособность вашего предприятия.

В 1980‑е, когда аддитивные технологии начали медленно, но верно применяться в промышленности, возникло и понятие «быстрое прототипирование» (Rapid Prototyping). Оно обозначало новую возможность оперативного создания физических объектов напрямую из цифровой модели, что позволило существенно сократить цикл разработки и расходы. На протяжении многих лет 3D‑прототипирование остается самой востребованной задачей, решаемой с помощью аддитивного производства.

Как известно, создание прототипа – долгий и трудоемкий процесс. Для получения оптимальных результатов проектирование может потребовать многих итераций. Аддитивные технологии дают возможность сократить процесс до одного‑двух дней.

В чем преимущества применения 3D‑принтеров для изготовления прототипов? Какие возможности открывают аддитивные технологии и почему лазерная стереолитография является золотой серединой для решения этой задачи? В статье мы ответим на эти вопросы и поделимся своим практическим опытом: уже более десяти лет экспертный центр 3D‑решений TWIZE оказывает услуги на базе RP‑центра.

---

---

5 ключевых выгод 3D‑печати для разработки продукта

1. Сокращение цикла разработки в несколько раз

Время от получения CAD‑модели до готового прототипа – от нескольких часов до 1‑2 дней, в зависимости от габаритов и сложности модели. В отличие от традиционных решений, не нужно изготавливать специальную оснастку и привлекать соответствующего подрядчика, что, вместе с промежуточными этапами обработки, растягивает сроки на недели и даже месяцы.

2. Свобода проектирования

Нет никаких ограничений по геометрии изделий, поэтому 3D‑моделирование и 3D‑печать – удобные и эффективные инструменты для разработки и оптимизации сложных инновационных продуктов. Становится возможным снизить вес изделия, уменьшить число сборочных единиц, реализовать недоступные классическим технологиям сложные формы и конструкции.

3. Экономия расходов на ранних этапах

Стоимость напечатанной модели определяется лишь объемом используемого материала и временем печати. Это позволяет экспериментировать с прототипами при минимальных затратах.

4. Снижение рисков перед запуском серийного производства

Обнаружить конструктивную ошибку на этапе изготовления прототипа стоимостью в несколько тысяч рублей – это успех. Но если та же ошибка установлена после изготовления оснастки – это катастрофа и огромные, порой миллионные, убытки. Аддитивные технологии позволяют корректировать 3D‑модель на любом этапе проекта и оперативно выполнять дальнейшие итерации.

5. Повышение качества коммуникации и принятия решений

Реальный прототип, который можно подержать в руках, разобрать и продемонстрировать коллегам, инвесторам или фокус‑группе, исключает разночтения и ускоряет процесс утверждения.

От визуализации к функционалу: какие виды прототипов можно напечатать

1. Наглядные модели: должны выглядеть как конечный продукт

• Предназначены для визуализации концепции продукта и оценки дизайна

• Могут быть использованы на любом этапе разработки, а их назначение может меняться в процессе

• Благодаря масштабным моделям упрощается предварительное согласование проекта между участниками

2. Функциональные прототипы: должны функционировать как конечный продукт

• Быстрое обратное проектирование и производство изделий при отсутствии КД

• Прямое производство более сложных деталей без необходимости машинной обработки

Применяемые аддитивные технологии

Для изготовления прототипов подойдут различные методы 3D‑печати и широкий ряд расходных материалов. К самым распространенным технологиям относятся:

• SLA – лазерная стереолитография (фотополимерная смола)

• DLP/LCD – стереолитография с использованием цифровых светодиодных проекторов или ЖК-экрана (фотополимерная смола)

• FDM/FGF – моделирование методом послойного наплавления (термопласты в виде нитей или гранул)

• SLS – селективное лазерное спекание (порошки из пластиков и других материалов)

• MJP/MJM – многоструйная 3D‑печать (фотополимеры или воск)

• SLM – селективное лазерное спекание (металлические порошки)

• CJP – полноцветная печать (гипсовый порошок)

SLA‑печать: идеальный метод быстрого прототипирования

Лазерная стереолитография (SLA – Stereolithography Apparatrus) – технология, принцип действия которой основан на послойном отверждении фотополимерной смолы под действием луча лазера.

SLA‑принтер обеспечивает абсолютно гладкую поверхность и превосходные механические характеристики напечатанных моделей. Необходимые вам свойства можно задать, подобрав соответствующий вид фотополимера – а выбор здесь весьма большой: смолы бывают гибкие, жесткие, термостойкие, прозрачные, ABS‑типа, стоматологические и т.д.

Все это позволяет получать прототипы, визуально и тактильно неотличимые от серийных литых изделий, а также выжигаемые мастер‑модели и функциональные детали (например, элементы отделки автомобилей и корпуса приборов и электронной техники). При этом вы сможете не только оценить внешний вид, но и провести функциональные испытания прототипа – в том числе на стойкость к нагрузкам или температуре.

Посмотреть все примеры 

Преимущества лазерной стереолитографии

1. Реализация концептов, требующих особо сложной геометрии

2. Идеальное качество поверхности изделий за счет высокой точности и детализации

3. Отличные физико-механические характеристики

4. Возможность печатать как миниатюрные объекты с мелкими элементами, так и крупногабаритные (до 2,4 м)

5. Быстродействие 3D‑принтеров: выгодно для изготовления крупных моделей или множества небольших за одну сессию

6. Экономия материала благодаря возможности создания пустотелых моделей

7. Несложная постобработка: удаление поддержек, очистка, дополнительная засветка в УФ‑печи, опционально – шлифование, окраска

8. Напечатанный прототип можно использовать как функциональное изделие

Недостатки технологии

1. Усадка в процессе печати

2. Напечатанные объекты чувствительны к УФ‑излучению

3. Модели имеют низкую ударную вязкость и плохо переносят изгибающие и ударные нагрузки

Задачи SLA‑печати

• Прототипирование и производство корпусов

• Проверка на собираемость и эргономику

• Наглядное представление продукта

• Быстрое функциональное тестирование для запуска новых моделей

• Модернизация изделий

• Макетирование

• Создание мастер‑моделей, в том числе для литья по выжигаемым моделям

• Изготовление функциональных компонентов (единичное, мелкосерийное или опытное производство)

В каких областях особенно актуальна SLA‑технология

1. Предприятия и НИИ машиностроения, приборостроения, автопрома, авиационной промышленности и других стратегических отраслей: для функционального тестирования изделий и компонентов, изготовления корпусов и оснастки

2. Производители электроники и потребительских товаров: для создания презентационных и концептуальных моделей, корпусов различных устройств

3. Литейные производства и ювелирные компании: для изготовления мастер‑моделей

4. Медицинские организации: для создания анатомических моделей, индивидуальных стоматологических моделей и приспособлений, хирургических шаблонов

Сравнение SLA с другими методами 3D‑прототипирования

В таблице сопоставлены основные характеристики трех самых популярных аддитивных технологий, использующих материалы на основе полимеров.

Вывод: SLA‑принтер будет выгодным решением для прототипирования, когда ваши приоритеты – сложная геометрия, идеальная гладкость поверхности моделей, высокая детализация, а также надежность и быстродействие оборудования. Если сравнивать SLA с другими видами стереолитографии (DLP и LCD), то плюсом последних будет более высокая скорость построения, а минусом – более бюджетная аппаратная часть и ограниченный объем печати (в основном это настольные решения). Если для вас важны долговечность и высокая прочность изделий, рассмотрите другие аддитивные технологии.

Заключение

Быстрое прототипирование – не просто инструмент для создания моделей, это стратегический актив, который помогает ускорить разработку, снизить расходы и риски. Для задач, где критичны точность и гладкость поверхности, SLA‑технология остается оптимальным выбором, предлагая идеальный баланс между скоростью, стоимостью и качеством. Опыт наших клиентов доказывает, что 3D‑печать обеспечивает конкурентное преимущество в процессе создания будущего успешного продукта.

---

Обращайтесь за услугой фотополимерной 3D‑печати в TWIZE – мы готовы выполнить любые заказы для предприятий, в том числе на изготовление мелких серий.