3D-печать фотополимером

Что такое 3D-печать фотополимерами

Под фотополимерной 3D-печатью понимают технологию изготовления трехмерных объектов с помощью послойного отверждения фотополимера под действием луча лазера.

Для работы с фотополимерными смолами есть несколько технологий, которые в основном различаются лишь источником света. В зависимости от поставленной задачи для работы можно выбрать лазер, ультрафиолетовую лампу или DLP-проектор.

Аддитивное производство заключается в послойном «выращивании» модели на основе прототипа, ранее смоделированного в специализированном программном обеспечении. Чтобы зафиксировать фотополимер по контуру слоя применяется лазер, а для фиксации по всей поверхности – УФ-вспышка. В качестве поддерживающего материала можно использовать воск, выплавляемый уже при 60 градусах.

Процесс затвердевания жидкой фотополимерной смолы называют фотополимеризацией (Photopolymerization 3D printing technology). Он заключается в том, что мономеры, или загустители, из которых состоит смола, под влиянием УФ-лучей крепко и неразрывно связываются между собой, становясь прочными и твердыми.

В ходе затвердевания материал слегка сжимается под воздействием источника света 3Д принтера. Если усадка достаточно сильная, между новым слоем и ранее затвердевшей смолой могут появиться излишние внутренние напряжения, которые проявляются в скручивании изделия. Фотополимеризация – необратимый процесс, после которого невозможно преобразовать напечатанные изделия снова в жидкое вещество. При нагревании они не расплавятся, а начнут гореть, поскольку их производят из термореактивных смол (или реактопластов), а не из термопластов – полимеров, способных обратно переходить при нагревании в эластичное или вязкотекучее состояние.

Среди отраслей, в которых трехмерная печать завоевала наибольшую популярность, – такие сферы, как литейное производство, ювелирная промышленность, НИОКР и медицина, включая ортопедию, челюстно-лицевую хирургию и создание стоматологических шаблонов. К тому же технологию стереолитографии зачастую применяют для печати произведений искусства, музейных экспонатов и реставрационных моделей. С помощью SLA-печати можно в короткие сроки изготавливать функциональные изделия, мастер-модели и фотополимерные прототипы объектов, требующих повышенной детализации элементов.

Благодаря высокой термоустойчивости расходный материал часто используют при прототипировании патрубков и кранов, отличающихся улучшенной функциональностью. Подобные компоненты требуются для анализа потоков горячей воды и воздушных потоков. Также есть возможность изготавливать изделия разной степени твердости, сочетая материал с имитаторами резины.

Главные преимущества технологии лазерной стереолитографии:

• впечатляющая точность получаемых изделий за счет небольшой толщины слоев
• возможность печати геометрически сложных, мельчайших и тонкостенных объектов
• легкая постобработка
• идеальное качество поверхности и отличная детализация
• наилучший выбор для последующего мелкосерийного производства по технологии вакуумного литья в силиконовые формы
• хорошая влагостойкость
• высокая скорость аддитивных установок, печатающих по технологии SLA

Однако у фотополимерной 3Д печати есть и недостатки, основными из которых считаются более высокая цена на материалы, технически сложный процесс печати и необходимость в дополнительной фиксации готового объекта под ультрафиолетовым излучением.

Как выбрать фотополимер

На рынке существует огромное многообразие фотополимерных материалов для печати, каждый из которых обладает разными свойствами. Необходимо учитывать, какими конкретно характеристиками должен обладать будущий прототип, и отталкиваться от этого решения при выборе материала. К примеру, благодаря широкому выбору смол можно создавать матовые, жесткие, прозрачные или цветные изделия, а также прототипы, способные выдерживать температуру выше 200 градусов.

По своим свойствам фотополимер может быть схож как с резиноподобными материалами с высокой гибкостью, так и со стандартным ABS-пластиком. Второй вариант является наиболее распространенным и обеспечивает невероятную точность печатных изделий. С его помощью можно создавать прототипы с блестящей гладкой поверхностью и очень тонкими стенками – от 0,7 мм.

Характеристики фотополимеров

Выделяют несколько типов фотополимерных смол:

• Стандартная смола.

  Характеризуется повышенной прочностью и гибкостью. Дает возможность изготавливать детали с ровной и гладкой поверхностью, что делает смолу наилучшим решением для создания художественных изделий и наглядных образцов.

• Прочная смола.

  Материал очень схож с ABS-пластиком и имеет максимальную прочность и хорошую ударную вязкость, а также пластичность относительно прочих фотополимерных смол. Отлично подойдет для прототипирования прочных изделий и деталей механических узлов

• Жесткая смола.

  Обладает характеристиками как прочной, так и стандартной фотополимерной смолы. Имеет повышенную прочность при растяжении, за счет чего чаще всего используется для печати жестких и твердых деталей.

• Термостойкая смола.

  Благодаря высокой температуре плавления, которая может достигать до 238°C, смола идеально подходит для изготовления деталей, требующих повышенной термостойкости. Несмотря на свою хрупкость, материал часто применяется для создания детализированных и прочных прототипов.

• Керамическая смола.

  Очень жесткий материал, не подверженный деформации, благодаря чему позволяет создавать детали с тонкими стенками и полированной поверхностью. Обычно используется для печати разнообразных пресс-форм, оснастки, фиксаторов, корпусов для приборов и зажимного оборудования.

Следует правильно хранить фотополимерные смолы – в прохладном помещении, избегая засветки материала, так как под воздействием высокой температуры качество печати может ухудшиться. К тому же при работе с полимерами нужно помнить о применении защитных очков и перчаток, поскольку они токсичны, легко разбрызгиваются и сразу же прилипают к любой поверхности.

Помимо этого, нужно учитывать, что все фотополимеры обладают летучими компонентами, вредными для здоровья. Поэтому помещение, в котором осуществляется печать и очистка фотополимерных изделий, должно быть хорошо проветриваемым и вентилируемым.

Как осуществляется процесс 3Д печати по технологии SLA?

Процесс стереолитографической печати состоит из нескольких этапов:

1. Сначала исходная STL-модель загружается в специализированную программу для 3D- печати, в котором ее обрабатывают, оптимизируют для повышения эффективности производства и формируют структуру поддержек.
2. Затем специалисты выполняют подготовку 3D-принтера: фотополимер загружают в специальный резервуар и устанавливают требуемые параметры печати.
3. На следующем этапе происходит непосредственно сам процесс печати: платформа построения погружается в жидкий материал на глубину, равную толщине одного слоя. Фокусируя луч на поверхности, УФ-лазер воссоздает деталь, затем платформа опускается снова на высоту слоя, и процесс продолжается до тех пор, пока из жидкого фотополимера не появится готовое изделие.
4. После извлечения готовой модели из принтера удаляется система поддержек и отправляется в печь для армирования детали. При необходимости выполняется постобработка с использованием разнообразных способов: шлифование, полировка и покраска. Также в некоторых случаях обработку осуществляют с помощью минерального масла для того, чтобы придать поверхности абсолютную гладкость.

Услуги 3D печати по технологии SLA в компании TWIZE

Специалисты TWIZE изготовят для вас изделие из фотополимера любой сложности в короткие сроки. Мы оказываем услугу фотополимерной 3D-печати на заказ в Москве, а также осуществляем доставку готовых прототипов во все города РФ и страны СНГ.

Стоимость печати зависит от требуемого уровня детализации и размеров модели, сроков выполнения работ, количества деталей и составляется индивидуально для каждого проекта.

Как сделать заказ на 3D печать

Если вы хотите заказать трехмерную копию вашего изделия, вы можете написать нам на почту info@twize.ru, позвонить по телефону:
+7 (495) 125-38-32 или оставить онлайн-заявку.

Мы осуществляем 3Д печать на заказ по технологии лазерной стереолитографии на 3D-принтере Protofab SLA 600, который способен обеспечить скорость печати 60-180 г/ч. Наши специалисты всего за 1-2 дня напечатают вашу модель с точностью до 100 микрон.

Требования к файлу

Для 3D-печати фотополимером необходимо прислать модель в формате .STL. Также вы можете отправить твердотельную модель в форматах STEP или x_t, если проектирование детали было выполнено в таких CAD-программах, как Creo Parametric, Siemens NX, Catia, Solidworks или Autodesk Inventor. Мы сконвертируем вашу модель в STL для дальнейшей печати с оптимальной детализацией и качеством.

Максимальный размер детали – до 600 × 600 × 400 мм. При необходимости мы можем изготовить составной прототип, то есть конструкцию, собранную из нескольких частей.