Быстрое изготовление прототипов
 

Изготовление моделей и прототипов с применением SLA, SLS, MJM и PSL технологий

 

SLA- Stereo Lithography Apparatus, стереолитография

Технология подразумевает использование в качестве модельного материала специального фотополимера – светочувствительной смолы. Основой в данном процессе является ультрафиолетовый лазер, который последовательно переводит поперечные сечения модели на поверхность емкости со светочувствительной смолой. Фотополимер затвердевает только в том месте, где прошел лазерный луч. Затем новый слой смолы наносится на затвердевший слой, и новый контур намечается лазером. Процесс повторяется до завершения построения модели. Стереолитография – наиболее популярная RP-технология для получения высокоточных моделей. Она охватывает практически все отрасли материального производства от медицины до тяжелого машиностроения. SLA-технология позволяет быстро и точно построить модель изделия практически любых размеров. Качество поверхностей зависит от шага построения. Современные машины обеспечивают шаг построения 0,025 – 0,15 мм.

SLA-технология дает наилучший результат при изготовлении мастер-моделей для последующего изготовления силиконовых форм и литья в них полимерных смол, а также используется для выращивания ювелирных мастер-моделей.

В машиностроении стереолитография также получила широкое распространение для изготовления литейных деталей. Так называемая технология «Quick-cast» позволяет получать модели с сотовой внутренней структурой. В этом случае масса модели оказывается значительно меньше, чем при монолитном исполнении, поэтому при выжигании образуется меньше золы, форма получается чище, а отливка качественнее.

SLS - Selective Laser Sintering, селективное лазерное спекание

Согласно этому процессу модели создаются из порошковых материалов за счет эффекта спекания при помощи энергии лазерного луча. В данном случае, в отличие от SLA-процесса, лазерный луч является не источником света, а источником тепла. Попадая на тонкий слой порошка, лазерный луч спекает его частицы и формирует твердую массу, в соответствие с геометрией детали. В качестве материалов используются полиамид, полистирол, песок и порошки некоторых металлов. Существенным преимуществом SLS-процесса является отсутствие так называемых поддержек при построении модели. В процессах SLA и MJM при построении нависающих элементов детали используются специальные поддержки, предохраняющие свежепостроенные тонкие слои модели от обрушения. В SLS-процессе в таких поддержках нет необходимости, поскольку построение ведется в однородной массе порошка. После построения модель извлекается из массива порошка и очищается.

MJM –  Multi Jet Modelling, построение модели путем нанесения расплавленного материала с помощью многоструйных головок (по типу струйных принтеров)

Модельный материал – литейный воск. Применяется для непосредственного выращивания восковой модели и дальнейшего получения металлической отливки методом литья в оболочковые или гипсокерамические формы. Обеспечивает возможность быстрого получения отливки из металла без изготовления литейной оснастки. Современные машины серии ProJet 3000 компании 3D Systems имеют возможность работы на двух модельных материалах – литейном воске и акриловом фотополимере.

PSL - Plastic Sheet Lamination, построение модели путем послойного склеивания ПВХ-пленки

Компания  Solido (Израиль) выпускает 3D-принтеры, работающие по технологии PSL - Plastic Sheet Lamination. Такие машины иногда называются LOM-машинами, от Laminated Object Manufacturing – послойное склеивание пленочных материалов, например, полимерной пленки или ламинированной бумаги с последующим формированием («вырезанием») модели с помощью лазерного луча или режущего инструмента. 3D-принтер Solido SD 300 относится к категории самых дешевых RP-машин. До 2007 года принтер продавался под брендом 3D Systems (модель Invision LD). Модельным материалом служит полихлорвиниловая пленка толщиной 0,15 мм пяти цветов: полупрозрачная (янтарная), красная, синяя, кремовая, черная. Формирование модели производится путем последовательного склеивания слоев пленки и вырезания контура модели с помощью лезвия, закрепленного на подвижной головке. Модель строится на специальной магнитной подложке, устанавливаемой на подвижной (вверх-вниз) платформе. Клеевой состав наносится на всю поверхность слоя пленки, а в те места, где после построения необходимо обеспечить легкое удаление пленки, наносится «анти-клей». Т. е. тело модели формируется за счет последовательного склеивания пленки, а «пустоты» остаются не склеенными, чтобы обеспечить легкое удаление «лишней» пленки из этих «пустот» в процессе пост-обработки. Анти-клей наносится с помощью специальных «карандашей» или «фломастеров» с различным диаметром стержня 1, 3 и 6 мм. В зависимости от размеров полости модели, которую необходимо сформировать, используется соответствующего размера фломастер.

 В связи с невысокой ценой, как самих машин, так и расходных материалов, 3D принтеры нашли применение в учебных заведениях,  в макетных и архитектурных мастерских и дизайн-студиях. Модели из ПВХ-пленки могут использоваться в качестве мастер-моделей  при литье  в силиконовые формы  полиуретановых смол, а также восковых моделей для последующего литья металлов по выплавляемым моделям. Точность построения на 3D-принтере Solido SD 300 в пределах 0,1..0,12 мм на длине 150 мм по всем осям.