Выбор между SLA и SLS для быстрого прототипирования: что подходит вашему проекту?

---

Опубликовано: 20 июля 2018 г. | Автор: Candy, маркетинговый менеджер WayKen

Существует примерно 10 основных технологий быстрого прототипирования, зависит от того, как их группировать. Какую выбрать для медицинского устройства, которое вы спроектировали? Или, может быть, вы создали что-то для автомобилей, или самолетов, или, может быть, кухонного прибора. Каждая из отраслей и продуктов имеет свои потребности в отношении прототипов. И у вас есть свои собственные мысли об этом, верно? Должен ли он просто хорошо выглядеть, чтобы показать инвесторам? Или вы хотите проверить, работает ли он, так что можете пожертвовать отделкой поверхности и просто удовлетвориться чем-то дешевле, или, возможно, вы собираетесь делать тесты. Вы будете бить и ломать вещь или нагревать ее или погружать в воду.

У каждого из этих продуктов и использований есть технология, которая лучше всего подойдет для создания его прототипа. Теперь, если бы я начал сравнивать все методы в одной статье, статья стала бы часовым чтением. И у никто нет времени на это в наши дни. Так что давайте придерживаться двух техник, которые покрывают около 30% рынка прототипирования. SLA прототипирование и SLS прототипирование для пластиков. Так что SLA 3D-печать против SLS 3D-печати — вот оно.

Развитие SLA-печати

SLA или стереолитография — одна из старейших технологий в мире 3D-печати. Она была открыта в начале 1980-х в Японии. Др. Кодама придумал устройство, использующее бак с жидким полимером и одиночный УФ-лазер.

Лазер закалял поверхностный слой полимера, делая его твердым и погружал слой в бак немного. Таким образом закаленный пластик служил базой для следующего слоя. Др. Кодама, однако, не имел достаточного финансирования для своего исследования, так что он упустил свой патент.

В 1884 году группа французских ученых думала, как создать фрактальную деталь (очень сложную изощренную геометрическую деталь) для своего проекта и подумала о лазере, который мог закалять полимеры. Они подали заявку на прототип, но они не уделили достаточно внимания коммерциализации и их идея не была воспринята серьезно.

Так что в 1884 году также, Чак Белл, американский изобретатель, третий, придумавший такой метод, запатентовал процесс стереолитографии. Он все продумал и основал компанию под названием 3D Systems для продажи своей идеи. Прямо сейчас 3D Systems — одна из крупнейших компаний, делающих 3D-принтеры.

Технология SLA-печати

Фактически есть два метода SLA-печати. Назовем их прямой и обратный SLA.

Прямой процесс — это способ, которым SLA был изобретен изначально. Принтер имеет бак с жидким полимером и базовую пластину, которая на один слой закаливания ниже поверхности полимера. УФ-лазер прослеживает текущее поперечное сечение детали (программа написана так, что деталь нарезается на слои и путь лазера генерируется для каждого среза) и вы получаете первый закаленный слой. Затем пластина идет вниз на высоту одного слоя и специализированный нож движется по поверхности бака, чтобы обеспечить, что полимер заполняет область над пластиной полностью. Затем закаляется следующий слой.

Обратный метод отличается в отношении ориентации детали и движения. Здесь базовая пластина прозрачна и вверх ногами по сравнению с прямым методом. Лазер закаляет полимер через пластину и затем пластина идет вверх, вместо того чтобы идти вниз. Так что вы можете сравнить этот процесс с медленным извлечением объекта из воды. Единственная разница в том, что в последнем процессе объект изначально был в воде. С SLA-печатью вы создаете его из жидкости в вашем баке.

Описание и история SLS

SLS — похожий 3D-печатающий процесс. Он был разработан профессором Техаса Карлом Декардом. Он был инженером и искал снизить количество литья, требуемого для серийного производства. Позже он продал свой патент 3D Systems. 3D Systems позже сумели использовать SLS для металлических порошков также, что привело к революции в производстве металлических деталей также. Сейчас эта технология — самый распространенный метод для печати металлических деталей. В ходе ее развития выяснилось, что порошок действительно опасен. Он очень мелкий и легко вдыхается. Так что SLS-технология не очень хороша для настольных хобби-версий, в отличие от SLA.

Процесс использует пластиковый порошок как свой основной материал. Этот порошок распределяется по базовой пластине специальным ножом. После этого, как в SLA, лазер прослеживает поперечное сечение детали. После этого базовая пластина опускается на один слой и порошок распределяется снова. Довольно похоже на SLA, не правда ли?

Материалы

SLA. Этот процесс использует полимеры, которые закаляются от УФ-света, или фото-полимеры, как их называют. Существует много разных композиций смолы, поэтому они в основном разделены по их использованию:

• Стандартные смолы. Это самые дешевые и имеют худшие механические свойства, однако их качество действительно хорошо, может сравниться даже с литьем под давлением. Среди них некоторые прозрачны, так что вы можете делать прозрачные прототипы, для автомобильных фар, например.
• Инженерные смолы. Те могут использоваться для реальных прототипов и могут быть либо в ABS-подобной форме, теплостойкой форме, жесткой или гибкой форме. Они все еще сохраняют хорошую отделку поверхности и их прочность немного лучше.
• Медицинские смолы. Среди фото-полимеров, открытых для SLA-печати, вы можете найти некоторые класса I и II биосовместимые. Это значит, что вы можете держать их в контакте с человеческой тканью долгое время. Это грандиозное преимущество.

SLS. Эта технология изначально использовалась с Нейлоном. По мере прохождения лет некоторые другие материалы были адаптированы для технологии.

• Нейлон. Этот безусловно самый распространенный пластик в SLS. Он намного более долговечен, теплостойок и вязок, чем все материалы SLA.
• Уретан. Это простой гибкий пластик, хороший для литья простых полимерных деталей.
• Воск. Воск для использования идеален для создания литейных моделей. Вы просто покрываете модель формовочной смесью и нагреваете до плавления.

Пост-обработка

SLA. Главный недостаток SLA-печати в том, что у нее много поддерживающих структур, сделанных из того же материала. Это делает необходимым проведение режущих операций для удаления поддержок. Вы также должны очистить срезанную область от любых следов поддержки. Весь процесс довольно затратен по времени.

Кроме того, закаленная деталь не на самом деле полностью закалена. Некоторые области между слоями отреагировали только на полпути. Именно поэтому использование некоторых УФ-камер для закаливания напечатанных деталей увеличит их прочность. Это не абсолютно необходимо, однако.

SLS. Деталь обычно имеет более плохую отделку поверхности после SLS, чем после SLA. Именно поэтому детали SLS шлифуются и механически пост-обрабатываются, если требуется хорошая отделка поверхности. Это занимает много времени.

В заключение: что использовать когда?

В целом, этот процесс дает детали отличного качества, но он намного дороже SLS (в случае прямого SLA, вы не можете повторно использовать оставшийся жидкий пластик из бака, он не может храниться долго, так что лучше держать принтер загруженным) и требует процесса удаления поддержок. Его преимущество — изобилие материалов, которые могут быть реализованы.

Используйте SLA для медицинского оборудования, прозрачных деталей с хорошей отделкой поверхности и для некоторых моделей литья под давлением или литья. Используйте его для демонстрации вашего продукта, детали очень хорошие.

SLS дает намного лучшую прочность и другие свойства, чем SLA. Однако его отделка поверхности намного хуже (примерно на 2-3 класса ниже). Процесс намного дешевле SLA. Вам не нужны поддерживающие структуры вообще (предыдущие слои порошка поддерживают верхние слои) и вы можете повторно использовать порошок, оставшийся от предыдущего использования.

Используйте SLS в случаях, когда деталь должна выдерживать большие нагрузки, коррозию или вибрацию. Используйте SLS, когда отделка поверхности не проблема и бюджет низок. Используйте для себя или для тестов.