Sådan fungerer SLA – stereolitografi

sla_fordjupning

Begrebet stereolitografi, SLA, blev I 1986 opfundet af Chuck Hull. Han tog samme år patent på en metode og en fremstillingsteknik til produktion af faste objekter ved at bygge dem lag for lag i et materiale, som hærder, når det udsættes for UV-lys.

Hulls patent beskriver en koncentreret stråle fra en UV-lampe, som fokuserer mod overfladen på en flydende polymer. Denne polymer fyldes op i en beholder. UV-lyset markerer det objekt, som skal produceres, på overfladen, der størkner i et lag. Når et lag er klart, sænkes det ned kort ned i beholderen. Derefter lægges et nyt lag flydende polymer over det foregående. Nu kan næste lag eksponeres. Når det størkner, hæfter det fast i det foregående lag. Den typiske størrelse for et lag er mellem 0,015 – 0,15 millimeter. Den færdige model rengøres bagefter med kemikalier for at fjerne polymervæsken. Og så hærdes der i en UV-ovn.

En af fordelene med SLA-teknik er produktionshastigheden. Funktionsdele kan fremstilles på et par timer og op til en dag afhængig af kompleksitet og størrelse. Den gennemsnitlige byggestørrelse er på 50 x 50 60 cm. Der findes større modeller, som Mammoth, med en byggestørrelse på 210 x 70 x 80 cm. Flydende polymer koster cirka 800 – 2.000 kroner per liter, og maskinerne fra 500.000 til 7 mio. Kroner. Der finder dog et par mindre modeller med lignende teknik, som er udviklet til privatbrug – Ilios HD fra OS-RC og Form 1 fra Formlabs. Det skal dog bemærkes, at disse ikke er SLA-maskiner, da begrebet SLA er et registreret varemærke for 3D Systems.

Sådan bruger Prototal SLA-teknikken.
Serviceleverandøren Prototal er en af pionererne i Sverige med SLA. Virksomheden blev grundlagt af personale som frakøbte projektet fra Electrolux i 1999 og dengang var SLA-teknikken virksomhedens grundlag.

Allerede i 1989 havde afdelingen sin første SLA-maskine. Det var den tredje i verden (den første i Europa). Derefter har virksomheden fulgt udviklingen og investeret i nye maskiner og materialer for at være på forkant med teknikken. Kunderne findes i de fleste brancher, som transport, medicin, fy, militær, husholdningsprodukter, industri og elektronik. De fleste kunder kommer fra Norden og alle har forskellige krav, hvilket påvirker udviklingen af detaljerne. Hovedparten af det man producerer er ikke slutprodukter.

– I dag er størsteparten af de detaljer, som vi fremstiller i vores additive maskiner kun prototyper, siger Jonas Sandwall fra Prottal. Men vi har dog et antal produkter, som vi serieproducerer i maskinerne. Det kan til del være detaljer en konstruktion og et oplag, at andre metoder ikke er lønsomme eller mulige. Det også være individuelt tilpassede produkter, hvor hver model er helt unik, selv om de passer ind i et bestemt koncept.

Prototal har i dag et bredt udvalg af produktionsteknik inden for additiv fremstilling, med fire SLA-maskiner, seks SLS-maskiner og en ZPrinter til additiv fremstilling. De står hos virksomheden i Jönköping, i Bromma og hos datterselskaber Prototal i Vinninga uden for Lidköping.

– Det der afgør metodevalg er helt og holdent, hvad vores kunder skal anvende dem til og hvad de skal bruge modellerne til.

– Hvis det kun er en visuel model for at få en fornemmelse af størrelse og form, og ikke krav til holdbarhed så anbefaler vi ofte en model fra ZPrinter. Hvis kunden vil har mange detaljer, fine tolerancer og glatte overflader, så anbefaler vi en SLA-model. Men hvis man i stedet har høje krav til holdbarhed og vil have hårde testprøver, så anbefaler vi en SLS-model. Dog kan nogle krav betyde, at man vælger anderledes. I både SLA- og SLA-maskiner kan man skifte materiale til fremstilling af prototyper og detaljer i materiale med forskellige egenskaber.

– Vi har i dag to hovedmaterialer til SLA, som vi selv anvender. Det ene er farveløst og hedder ClearVue, og det er velegnet til transparente prototyper. Det andet er hvidt og hedder NeXt. Begge materialer er fleksible, så selv ”lukke”-funktioner kan testes. NeXt er dog lidt sejere, hvilket kan være godt i nogle applikationer. Det farveløse materiale er mere letflydende, hvilket betyder at muligheden for flere detaljer er mulige.

– Der er også materiale med endnu mere unikke egenskaber, fx meget fleksibelt, eller materiale blandet med komposit, som giver en meget høj stivhed. Det bruges blandt andet inden for Formel 1 industrien. Der er også materiale med høj temperaturfølsomhed. Efterspørgslen på disse materialer er dog ikke så stor i dagligdagen, og det besværliggør det noget at arbejde med, da væskekar skal fyldes i SLA-maskinerne.

Prototal ser flere fordele med SLA-teknikken. En af de største er den høje opløsning, de fine tolerancer, de fine overflader og den korte leveringstid.

SLA-TEKNIKKEN, SKRIDT FOR SKRIDT

  • Udgangspunktet er altid en fast model eller en overflademodel i 3D CAD.
  • Oversættelse til en STL-fil. Filen beskriver modellen som et facetslebet tredimensionalt legeme, ved at erstatte de indre og ydre overflader med netværket af trekanter.
  • Forskellen mellem trekantsiderne og den nominelle modeloverflade kan styres ved hjælp af parametre, der er kendt som cord height eller maximum facet deviation. Dette er normalt sat til 0,01 millimeter. Jo større værdi, jo grovere triangulering.
  • Orientering af filen og lagdeling i højden fra 0,025 til lagtykkelse 0,15 mm. Resultatet er en række forskellige polygoner med en lagtykkelse, der stables og samles i en såkaldt build-fil. Det er denne fil, der derefter fortolkes af SLA maskinen.
  • SLA-maskiner styrer en UV-laser efter informationerne i byggefilen og foretager en selektiv hærdning af fotopolymervæske i henhold til lag-på-lag princippet.
  • Den færdige model renses for hærdningsvæske, efter at være blevet behandlet i en UV-ovn for at sikre hærdningen og kan derefter behandles med den ønskede finish.
Publicerat av: 

Del artiklen

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret. Krævede felter er markeret med *


Et gennembrud for 3D print i sprøjtestøbningsindustrien?

Der er et stadig et spænd mellem den konstante strøm af informationer, om alle de muligheder som 3D print tilbyder, og det der rent faktisk foregår i de danske industrivirksomheder. Men det er blandt andet lykkedes for DTU og innovationsvirksomheden AddiFab at udvikle nogle løsninger, der giver helt konkrete her-og-nu fordele for sprøjtestøbningsindustrien. Det tiltrak […]

Publicerat av: