Способ стериолитографии (SL)

СтереолитографияПредставляет собой технологию для изготовления твердых полимерных объектов путем последовательного "наращивания" одного над другим тонких слоев материала (рис. 57), отверждаемого в специальной жидкости-фотополимере под действием ультрафиолетового или лазерного излучения. Излучение, освещающее поверхностный слой жидкости, используется для формирования твердого элемента в форме поперечного сечения разрабатываемого объекта. После этого объект отодвигается по программе от поверхности жидкости на толщину одного слоя и формируется очередной элемент, соединяемый непосредственно с предшествующим слоем, образуя разрабатываемый объект. Процесс продолжается до тех пор, пока объект не будет сформирован.

При SL геометрическое воспроизводство детали осуществляется послойно дисперсионным отвердителем жидкого фотополимера с помощью UV лазера (фотополимеризация).

Обычные толщины слоя составляют 0,05 до 0,2 мм. На основе 3Д-CAD данных для отдельных плоскостей сечения разрабатываются управляющие программы для XY-сканирования поверхности жидкого фотополимера.

Изделие строится постепенно на платформе носителя, которая находится к началу обработки непосредственно под поверхностью полимера. Луч лазера, управляемый компьютером, проходит по поверхности жидкого полимера, «сканируя» ее часть в соответствии с конфигурацией первого слоя изделия.

Рис. 57. Пример сложнопрофильного прототипа, полученного по способу SL: 1 – подвижная платформа; 2- лазер; 3 – зеркала; 4- изделие; 5- жидкий фотополимер; 6 – ванна.

Происходит дисперсионное отвердение этого слоя жидкого фотополимера. Полимеризация инициируется лазерным излучением или излучением ртутных и люминисцентных ламп. Эти излучения в жидкой реакционно-способнной среде порождают активные центры (радикалы, ионы, активированные комплексы), которые при взаимодействии с молекулами мономера вызывают рост полимерных цепей, ведущих к фазовому изменению облученной среды – отвердению.

После этого платформа носителя опускается на величену, равную толщине твердого слоя. Так последовательно происходит воссоздание трехмерной геометрии изделия.

Стериометография связана с фотополимерами, а значит, относящиеся к ним светочувствительные свойства доминируют над всеми другими свойствами материала, такими как твердость, эластичность, температурная стойкость. Поскольку последнее, в общем, не совпадает со свойствами серийных материалов, заготовок, должны быть поочередно включены методы завершения: литья, покрытия и др, из чего следует, что процесс стереометографии – двухступенчатый. На первой ступени в полимерной ванне стереометографического устройства возникает в период изготовления еще относительно мягкая модель, требующая установки «опор» в свободнонесущей структуре, которые подготавливаются в ходе предпроцесса и после окончания изготовления должны быть удалены вручную. Изготовленные модели должны быть почищены растворителем и окончательно закалены в печи. Эти операции чистки, удаления поддерживающей конструкции и закалки происходят вне стереометографического устройства и определяют вторую ступень процесса.

SL-метод сегодня является самым точным. С его помощью можно изготовить очень сложные геометрические поверхности с внутренними пустотами, тончайшими стенками и отверстиями в субмикрообласти.

SL-метод не только точнейший и самый известный RP-метод, но и наиболее распространенный в мире. 50% всех RP – устройств приходится на стериометографию. Типичным примером для способа SL являются корпусные детали. Сложные тонкостенные изделия изготавливаются с высокой точностью и качеством.

Прототип служит для проверки конструкции, перепроверки эргономики и дизайна, производства и монтажа, а также для коммуникации, аргументации при переговорах с предприятиями поставщиками.