SLA打印是什么?齐乐实业将从它的前世今生,说到它的工作原理、应用领域、优势,延伸到SLS、FDM等3D打印概念。关于什么是SLA打印,没有比这更全的了。
一 SLA打印是什么?
今天我们要说的SLA打印是3D打印一种,英文名称“Stereo lithography Appearance”,中文全称立体光固化成型法,属于光聚合固化的增材制造技术。这类技术都是基于相同的原理,使用光源—激光或投影仪—将液态树脂固化成硬化塑料。主要的物理区别在于核心部件的布置,例如光源、构建平台和树脂罐。
SLA 3D打印机使用称为“树脂”的光反应热固性材料,即光敏树脂。当SLA树脂暴露于某些波长的光时,短分子链连接在一起,将单体和低聚物聚合成固化的刚性或柔性几何形状。
SLA机器翻转平面图
二 SLA打印工作流程
1、设计
图为扫描实物进行3D建模
(1)可用CAD软件或3D扫描设备建立3D模型图,并以3D可打印文件格式(STL或OBJ)导出。
(2)每个SLA打印机都安装有打印设置软件,并可将数字模型切割成多层进行打印。
(3)设置完成,软件通过无线或电缆连接将指令发送给打印机。
2、打印
SLA打印实景
快速确认设置正确后,打印开始,机器可以无人值守运行,直到打印完成,在带有墨盒系统的SLA打印机中,材料会自动重新填充。
3、后处理
SLA打印上色
(1)打印完成后,零件需要在异丙醇(IPA)中冲洗,从表面去除未固化的树脂。
(2)冲洗干净后,一些材料需要再次固化,这一过程有助于零件达到较高强度和稳定性。
(3)从部件上取下支撑件并打磨剩余的支撑标记,使得外表变得光滑。
(4)SLA打印成品通过上底色、上色和组装等后处理,可以满足客户更高的要求。
三 SLA打印起源及演变
SLA打印简史
SLA工艺最早出现在20世纪70年代早期,当时日本研究员Hideo Kodama博士发明了现代分层立体光刻技术,利用紫外光固化光敏聚合物。
立体光刻术这一术语是由美国专家Charles(Chuck).W.Hull创造的,他于1986年获得了该技术的专利,并成立了3D Systems公司以将其商业化。赫尔将该方法描述为通过连续“印刷”可被紫外线固化的材料的薄层来创建3D对象。
1984年,在Chuck Hull提交自己的专利之前,法国专家Alain Le Mehaute,Olivier de Witte和JeanClaudeAndré为立体光刻工艺申请了专利。法国通用电气公司(现为Alcatel-Alsthom)和CILAS(The Laser Consortium)放弃了法国发明人的专利申请。
随后SLA打印在汽车行业的成功奠定其在3D打印界地位,目前该技术还在许多研究领域中得到创新性地应用。
四 SLA打印应用领域
sla打印应用领域
SLA打印被更多应用在产品开发中,比如在汽车工业、医学、铸造模型、建筑模型,多用于概念、几何、视觉的展示型模型。
不过最近随着国内外厂商研发出更多特殊的树脂材料,预计未来几年使用SLA打印在直接生产终端产品(快速制造)将呈上升趋势。
已经在日常生活中发挥作用的应用实例有:
使用SLA打印生产助听器的个案;
MicroTec制造的实验室芯片系统;
著名运动品牌发布3D打印概念运动鞋;
Razor MakerSLA打印剃须刀手柄。
五.为什么选择SLA 打印?
与SLA打印最常用来作对比的,另外两种3D打印方式是:SLS与FDM。与它们相比,SLA打印具有以下特点:
1. 重复创建高精度的组件
SLA打印相同建模的不同零件精确度极高
很多行业选择用SLA打印是因为它能重复创建高精度的组件,拿传统的加工精度做对比,SLA 打印介于标准加工和精加工之间。
之所以有这么能够重复创建高精度组件,一是因为SLA打印时加热的树脂罐和封闭的构建环境能为每次印刷提供几乎相同的条件;二是因为与FDM熔化原材料的热塑性技术相比,因为SLA使用的是光不是热,所以印刷过程在接近室温下进行,并且印刷部件不会受到热胀冷缩的影响。
2.光滑的表面处理
SLA打印成品表面
FDM表面有清晰可见层
SlS表面呈现磨砂状
SLA印刷被认为是光滑表面光洁度的金标准,其外观可与传统制造方法(如机械加工,注塑和挤出)相媲美。这种表面质量非常适合需要完美无瑕的制造行业,有助于减少后处理时间,因为零件可以轻松进行后处理打磨、抛光、上色,而FDM印刷品具有清晰可见的层或是线条,而SLS具有来自烧结粉末的颗粒状表面。
3. 水密性
无论是生产具有坚固特征的几何形状还是有内部通道的零件,SLA打印成品都是连续的,所以SLA打印具有高度的水密性,这对于必须控制和预测空气或流体流动的工程和制造行业非常重要。
工程师和设计师利用SLA的水密性来解决汽车、生物医学研究中的空气和流体流动挑战,并可以用来验证厨房用具等消费产品的零件设计是否科学。
六 SLA打印技术国内外差异
3D打印产业链
SLA打印与3D打印国内外发展格局类似,齐乐实业为大家详解各国3D打印发展格局。
世界范围内:3D打印行业初步形成了“以美国和德国双雄并立,日本跟随,中国后起”的格局。就3D打印机的数量来看,美国占据全球的40%,德国和日本分别占据10%,中国占据8.5%。
美国:为全球3D打印产业领导者,是3D打印设备生产和采购的龙头,约70%以上3D打印设备由美国生产,政府将其作为美国制造业发展方案的重要技术之一。拥有两家全球3D打印龙头企业3D systems(设备产品收入占比44%,服务占比31%、材料占比25%)和 stratasys(设备收入占比超过80%,其余来自服务收入,工业级统治地位)。
欧洲:空中客车公司推出3D打印飞机项目,计划2050年完成对飞机零件的3D打印制造。
中国:总体上仍处于早期阶段,部分技术达到世界先进水平,主要是激光直接金属加工技术发展较快。大部分3D打印的企业仍属于下游服务,购买国外设备与材料为客户提供建模、打印、后处理的服务;目前3D打印国内使用的材料主要为:树脂类(光敏树脂类等)、塑料类(ABS等)和金属类(钛合金等),其中金属材料壁垒更高,独立的材料供应商模式将有很大的发展空间,对国内企业而言,对金属粉末(如钛合金粉末等)技术掌握对3D打印发展具有重要意义。服务环节市场空间大,模式创新值得期待,与互联网融合(整合设计师、3D打印服务商)是未来发展模式之一。
好啦,关于SLA打印的介绍,今天就先到这里!
实际上,关于SLA与SLS、FDM区别,比文中介绍的要复杂得多,之后齐乐实业将会陆续推出3D打印系列科普文章,敬请期待。