3D打印技术之SLA(立体光)
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3D打印的SLA、CLIP和3DP三大技术详细动图详解
3D打印是制造业领域的一项新兴技术,被称为“具有工业革命意义的制造技术”。近年来,随着工业技术的进步,3D打印技术得到迅速发展并得到媒体的广泛关注,各类3D打印技术被纷纷报道。面对众多的3D打印技术,各位小伙伴是不是有点hold不住了?没关系,下面小编为大家整理十大3D打印技术,用动图的方式生动呈现出其原理,把高大上的3D打印技术拉下神坛!
本期,给大家分享的是3D打印原理高分子篇,主要介绍SLA、CLIP和3DP三大技术。
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SLA(StereoLithography)
SLA即光固化成型技术,指利用紫外光照射液态光敏树脂发生聚合反应,来逐层固化并生成三维实体的成型方式,SLA制备的工件尺度精度高,是商业化的最早3D打印技术。
以下是SLA工艺工程:
紫外激光源
光固化反应
逐层扫描成型
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CLIP(ContinuousLiquid Interface Production technology)
CLIP即连续液体界面提取技术,是在Carbon 3D公司在SLA技术的基础上开发的具有革命性的3D打印技术,将3D打印的速度提高了100倍!
CLIP从底部投影,使光敏树脂固化,不需要固化的部分通过控制氧气,形成死区,抑制光固化反应而保持稳定的液态区域,这样就保证了固化的连续性。
光固化反应
氧气抑制光固化过程
SLA(光固化成型法)快速成形系统的原理
"Stereo lithography Appearance"的缩写,即立体光固化成型法.
用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面,使之由点到线,由线到面顺序凝固,完成一个层面的绘图作业,然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度,再固化另一个层面.这样层层叠加构成一个三维实体.
3D Systems 推出的Viper Pro SLA system
SLA 的优势
1. 光固化成型法是最早出现的快速原型制造工艺,成熟度高,经过时间的检验.
2. 由CAD数字模型直接制成原型,加工速度快,产品生产周期短,无需切削工具与模具.
3.可以加工结构外形复杂或使用传统手段难于成型的原型和模具.
4. 使CAD数字模型直观化,降低错误修复的成本.
5. 为实验提供试样,可以对计算机仿真计算的结果进行验证与校核.
6. 可联机操作,可远程控制,利于生产的自动化.
SLA 的发展趋势与前景
立体光固化成型法的的发展趋势是高速化,节能环保与微型化.
不断提高的加工精度使之有最先可能在生物,医药,微电子等领域大有作为.
应用RP技术的重要意义
大大缩短新产品研制周期,确保新产品上市时间;
------使模型或模具的制造时间缩短数倍甚至数十倍;
提高了制造复杂零件的能力;
------使复杂模型的直接制造成为可能;
显著提高新产品投产的一次成功率;
------可以及时发现产品设计的错误,做到早找错、早更改,避免更改后续工序所造成的大量损失;
支持同步(并行)工程的实施;
------使设计、交流和评估更加形象化,使新产品设计、样品制造、市场定货、生产准备、等工作能并行进行;
支持技术创新、改进产品外观设计;
------有利于优化产品设计,这对工业外观设计尤为重要。
对比FDM和SLA技术,两种3D打印机的工作原理和优缺点
3D打印的历史
3D打印技术自20世纪70年代开始出现,但最近几年开始成为主流新闻的头条新闻,因为它对全球的产品开发、工程研究和医疗等行业带来了巨大影响。随着技术的进步,业余爱好者社区已经出现,桌面3D打印机现在可供人们在家中使用。那么3D打印技术是如何工作的,有哪些区别呢?
目前有许多类型的3D打印机,从低成本的即插即用桌面3D打印机到几十万元+的工业级3D打印机器。较流行的3D打印机有两种技术原理类型:熔融沉积建模(FDM)和立体光刻(SLA)。虽然它们都用于从3D模型制作,但两种技术的工作原理完全不同。让我们看看FDM和SLA 3D打印机的主要不同之处。
FDM技术
FDM代表熔融沉积建模,它简单地表示材料沉积在单个层中,这些层堆叠融合在一起以创建3D模型。
FDM 3D打印机运作流程:
将3D模型文件(通常为.STL或.OBJ)导入到称为切片器的程序中。该程序将对象“切片”为单层,并创建切片文件,告诉打印机移动的位置,并控制打印速度和温度等参数。
将切片文件发送到FDM机器
印刷喷嘴加热并熔化塑料丝并通过喷嘴挤出
3D模型是逐层构建的,每个连续的图层在其下方的图层之上融合,直到整个模型完成
FDM的优缺点
FDM打印是家庭使用的最流行的3D打印形式之一。FDM 3D打印机结构很简单,能够以合理的价格范围存在,通常在1000元到5000元之间。虽然它们需要大量的修补和校准才能以进行打印,但FDM打印机可以生产出具有适度细节和强度的模型。FDM打印机制作的模型细节和表面光洁度较粗糙,因此对于更精细的模型制作以及产品开发用的精密原型制作,SLA光固化3D打印机会是更好的选择。
SLA技术
立体光刻(SLA)印刷最早是在20世纪80年代发明的,其工作原理是用光固化树脂。光通过称为光聚合的过程固化液态树脂并逐层构建物体。目前,SLA是非常准确的3D打印技术之一。
SLA(Stereo Lithography Apparatus)技术,即立体光固化成型法,是一种最早实现商品化的快速成形(Rapid Prototyping)技术。SLA技术基于液态光敏树脂的光聚合原理,通过逐层固化光敏树脂来生成三维实体模型。
SLA技术的工作原理如下:
1. 设计:首先通过计算机辅助设计(CAD)软件设计出三维实体模型。
2. 切片处理:利用离散程序将模型进行切片处理,将三维模型分解成一系列二维层。
3. 生成数据:根据切片处理结果,生成精确控制激光扫描器和升降台运动的路径数据。
4.
激光扫描:激光光束通过振镜的反射,按照设计的扫描路径照射到液态光敏树脂表面,使特定区域内的树脂固化。
5.
升降台运动:在激光扫描的同时,升降台按照设定的速度和路径进行运动,使激光扫描的区域逐层叠加,形成三维工件。
6.
固化层叠加:当一层加工完毕后,升降台上升一定距离,再覆盖一层液态树脂,进行下一层的扫描和固化。这样一层层叠加,最终形成三维工件。
7. 后处理:将生成好的三维工件从树脂中取出,进行后续的固化、抛光、电镀、喷漆或着色等处理,得到最终产品。
总之,SLA技术通过逐层扫描和固化光敏树脂,实现三维物体的快速成型。作为一种成熟的光固化技术,SLA具有加工速度快、精度高、材料选择范围广等优点。