Стереолитография

Впервые предложена Чарлзом Хеллом (Charles Hall) в 1984 г. В настоящее время установки по стереолитографии производятся компанией 3D systems Inc, США (90% всего рынка в 1991г.). Технологические установки производятся с 1988г. Кроме того, установки производятся:

Название процесса	Производитель	Место расположения
JSC	Sony	Токио, Япония
SOUP	CMET	Токио, Япония
SOMOS (DuPon)	Teijin Seiki	Токио, Япония
Stereos	EOS	Munich, Германия
SLA100/250/400/500…	3D systems	Калифорния, США
Colamm	Mitsui	Токио, Япония

Физика процесса основана на поглощении фоточувствительным полимером лазерного излучения конкретной длины волны, в результате чего наблюдается в месте поглощения процесс радикальной полимеризации (т.е. отверждения) полимера.

Рис. 10. Физический принцип процесса

Рис. 11. Алгоритм создания физической модели методом стереолитографии

Процесс синтеза модели осуществляется на платформе, которая расположена в ванне с полимером. После отверждения текущего слоя основание-платформа опускается на высоту отвержденного слоя и лазерный луч по заранее приготовленному контуру обрабатывает (полимеризует) следующий слой.

Поддерки (т.е. внутренние или внешние "переборки") создаются на стадии компьютерной обработки 3-х мерного вида модели при помощи различных программ(напр. Solid Concepts, Los Angeles, California).

Они позволяют:

- стабилизировать выступы, консоли на краях модели;

- предотвратить расслаивание в сложных участках модели;

- корректировать возможное искривление слоев на платформе;

- легко отделять синтезированную модель от основания-платформы;

- облегчают синтез сложных моделей, создавая их из нескольких частей.

Протекание процесса :

Модель опускается (прибл. на 1,3 мм) на некоторое время в течении которого ее поверхность заполняется неполимеризованной жидкостью, далее нивелирующее устройство удаляет излишки жидкого полимера с поверхности. (амплитуда колебаний жидкости должна быть заранее выверена)

Модель опускается вниз, в то время как сфокусированный лазерный луч остается на поверхности полимера.

При отверждении происходит усадка полимера. Эта усадка может привести к изменению объема жидкости в ванне и должна все время проверяться. В случае отклонения уровень восстанавливается.

Толщины слоев составляют от 50 до 500 мкм. Это контролируется для определения, на какую величину опускать платформу. Чем тоньше отвержденные слои, тем точнее, "глаже" поверхность модели, но с другой стороны процесс идет дольше.

Параметры лазерного излучения стабилизированы, но дефлектора позволяют управлять движение луча по x-y поверхности жидкости.

Рис. 12. Схема процесса стереолитографии

LOM-технология

Данная технология позволяет создавать физические модели из пленок, рулонной бумаги. Термин LOM – Laminated Object Manufacturing означает создание объектов из пленок. Машины, основанные на этом технологическом принципе, вырезают по контуру каждый слой модели из листового материала, а затем склеивают их вместе. В оригинале в качестве строительного материала использовалась смотанная в рулон бумажная лента с нанесенным на одну из поверхностей термоактивируемым клеем, а в качестве режущего инструмента - остросфокусированный лазерный луч. Известны различные модификации данного процесса. Так, в ряде случаев лазер заменен компактным ножом или фрезой, а в качестве строительного материала применяются пластики или даже металлические фольги.

Рассмотрим подробнее работу LOM-установки.

Рис. 13. Принцип работы LOM-установки

Бумажная лента (рис. 13) разматывается с подающего ролика и собирается на принимающем. При этом лента проходит над строительной платформой. Когда блок детали, создаваемый на платформе оказывается полностью покрыт лентой, перемещение бумаги останавливается и по ее поверхности прокатывается ламинирующий горячий валик. При этом активируется клей, нанесенный на нижнюю поверхность ленты, и она прочно приклеивается к блоку детали. Далее лазерный луч обходит контур, представляющий собой сечение детали в данном слое. Участки ленты, подлежащие удалению разрезаются лазером в виде сетки, причем сетка во всех сечениях совершенно одинаковая для того, чтобы облегчить последующее удаление ненужных частей блока. После этого строительная платформа опускается на толщину одного слоя и включается механизм подачи ленты. Процесс повторяется до тех пор, пока высота блока не станет равной высоте модели.

В итоге из машины извлекается прямоугольный параллелепипед. Дальнейшие действия по извлечению из него модели представлены на рис. 14.

а) б)

в) г)

Рис. 13. Извлечение модели из блока: а) Ламинированный блок снимается с платформы LOM установки; б) с объекта снимается обойма для освобождения кубиков ненужного материала; в) кубики легко отделяются от поверхности объекта; г) поверхность объекта шлифуется, полируется или окрашивается