Drukarki precyzyjne 3D

Technologia druku 3D nie jest nowa (jej korzenie sięgają lat 80-tych ubiegłego wieku), ale dopiero w ostatnim dziesięcioleciu było możliwe jej spopularyzowanie, dzięki uwolnieniu kilku patentów związanych z tą technologią i idącym za tym obniżeniem kosztów produkcji drukarek 3D.

Najpierw coś o samym procesie. Omówimy tutaj krótko proces SLA (stereolitografia). Jest to proces addytywnego wytwarzania elementów. Opiera się na stopniowym obrysowywaniu kolejnych przekrojów poziomych elementu za pomocą lasera na stopniowo zanurzanej platformie w wannie z fotopolimerem (żywicą). Pod wpływem światła laserowego, dochodzi do polimeryzacji i zestalenia substancji blisko powierzchni roztworu. Po obrysowaniu warstwy, platforma jest obniżana dokładnie o grubość wytworzonej warstwy, a cały proces powtarza się aż do uzyskania całego elementu.

Technika ta zapewnia wysoką precyzję i powtarzalność przy dobrej jakości powierzchni, oraz – w odróżnieniu od tańszej obróbki skrawania – możliwość utworzenia skomplikowanej struktury wewnętrznej elementu.

Model CAD musi być przetłumaczony na specjalny G-code, który jest rozumiany przez maszynę. Oprogramowanie generujące G-code dzieli model na warstwy i definiuje ścieżki, którymi potem będzie podążał laser. G-code może również wygenerować wypełnienie lub struktury podporowe w modelu celem wzmocnienia konstrukcji lub łatwiejszego nakładania kolejnych warstw.

Etapy tworzenia modelu za pomocą stereolitografii:

  • Budowa modelu w systemie CAD
  • Eksport modelu do formatu *.stl
  • Ustawienie parametrów budowy modelu: rozdzielczość, rodzaj żywicy, typ zgarniacza, minimalna wysokość podpór
  • Weryfikacja poprawności plików *.stl i ewentualna naprawa błędów geometrii
  • Projektowanie położenia i geometrii elementów wspierających model
  • Weryfikacja geometrii elementów wspierających
  • Podział modelu 3D na warstwy zgodnie z zadanymi parametrami tworzenia modelu fizycznego
  • Przesłanie plików z modelami do urządzenia
  • Budowa fizycznego modelu w procesie fotopolimeryzacji
  • Mycie utworzonego modelu z resztek nieutwardzonej żywicy
  • Zakończenie procesu fotopolimeryzacji w urządzeniu utrwalającym PCA
  • Obróbka wykańczająca model

 

Poniżej prezentujemy filmy prezentujące proces druku 3D.

Procesu drukowania na drukarce Form 2 od Formlabs.

Proces drukowania na drukarce Photocentric.

 

Zastosowanie drukowania przestrzennego drukarką SLA:

  • prototypowanie – szybkie przygotowanie prototypu części urządzenia lub maszyny,
  • wytwarzanie części maszyn i urządzeń,
  • testy funkcjonalności produktu, jego kształtu, sprawdzanie dopasowania, analiza wytrzymałości, atesty,
  • sprawdzanie poprawności projektu CAD,
  • możliwość wytworzenie narzędzi pracy,
  • prezentacje produktów,
  • odtwarzanie uszkodzonych elementów lub całych urządzeń,
  • wytworzenie części, dla których tradycyjne metody są zbyt kosztowne lub niemożliwe.

Zalety:

  • oszczędność czasu i ograniczenie kosztów w procesie prototypowania,
  • duża dokładność modelu,
  • duża wytrzymałość wydrukowanych produktów,
  • możliwość pełnego odwzorowania parametrów części w przypadku termoplastów (tj. PLA, ABS, PET, PMMA),
  • obróbka mechaniczna przygotowanego modelu (wycinanie, wiercenie, frezowanie),
  • szczelność zamkniętego modelu,
  • możliwość drukowania nierozbieralnych elementów ruchomych,
  • możliwość nanoszenia różnorodnych powłok galwanicznych (chromowanie).

Wady:

  • istnienie faktury warstwowej modelu,
  • brak możliwości odwzorowania wszelkich kształtów przedmiotu,
  • w przypadku wypełnionych przedmiotów długi czas drukowania dużych modeli (kilkanaście lub kilkadziesiąt godzin),
  • utrudniona seryjna produkcja przedmiotów.

Poniżej zamieszczamy galerię niektórych z wydrukowanych przez nas obiektów, aby pokazać szeroką gamę możliwości związanych z tą technologią.