Táto metóda 3D tlače sa označuje pojmom streolitografie (skratka SLA), prípadne 3D tlač vytvrdzovaním svetlom, svetelnou polymerizáciou či živicovou 3D tlačou. Ďalej sa delia na 3 rôzne technológie:
-
Stereolitografia na báze lasera
-
Digital Light Procesing (DLP)
-
Liquid crystal display (LCD).
Ako funguje základný princíp 3D tlače fotopolymerizáciou
Ide o metódu vytvárania objektov pomocou postupného vytvrdzovania polymérov za pôsobenia žiarenia rôznych vlnových dĺžok, najčastejšie UV žiarenia. Zameraním žiarenia na konkrétne miesto potom vzniká vrstva čiastočne vytvrdeného polyméru alebo živice. Na ňu sa nanášajú ďalšie vrstvy. Predmet je teda vytváraný z vrstiev.
Jedná sa o jednu z najpresnejších metód 3D tlače: teoretická presnosť zodpovedá veľkosti molekuly polyméru. Tá je oveľa menšia ako hrúbka ľudského vlasu – meria sa v µm (mikrometroch) – tisícinách milimetra.
História
Ide o vôbec najstaršiu metódu 3D tlače. Jej prvopočiatky siahajú do 70. rokov 20. storočia výskumom japonského vedca Dr. Hideo Kodamy. V roku 1984 požiadal o patent na túto technológiu Chuck Hull. Krátko potom o podobný patent požiadal francúzsky tím vedcov, ale tí svoje patentové konanie nedokončili, pretože sa im technológia nezdala perspektívna.
V roku 1986 bol patent na stereolitografii udelený Chuckovi Hullovi, ktorý založil spoločnosť 3D Systems Inc. Dobové video z roku 1989 ukazuje, že už v týchto časoch 3D tlač média priťahovala. Jeho metóda 3D tlače sa zakladala na vytvrdzovaní živice UV laserovým lúčom.
Ďalších 20 rokov si strereolitografie prechádzala svojim počiatočným vývojom. Výsledné výtlačky neboli dokonalé, pretože pri vytvrdzovaní materiálu dochádzalo k výchylkám. A hlavne - tieto 3D tlačiarne boli neuveriteľne drahé a vyžadovali si náročnú údržbu. Napriek tomu bol ich potenciál nezvratný.
Priemyselné 3D tlačiarne založené na stereolitografii vyvíjali aj spoločnosti EOS, Solidscape (dnes súčasť spoločnosti Stratasys) alebo Objet Geometries Ltd (akvirovaný aj spoločnosťou Stratasys).
V septembri 2011 traja študenti MIT založili spoločnosť FormLabs. Vo svojej úspešnej kampani na crowdfundingovom webe Kickstarter vybrali 3 milióny USD a spustili výrobu prvých stolných SLA 3D tlačiarní. V tom istom roku prišla austrálska spoločnosť Asiga s novou technológiou, založenou na vytvrdzovaní živice pomocou ultradetailného projektora. Táto technológia umožňovala ešte rýchlejšiu a detailnejšiu 3D tlač - a hlavne bola cenovo prijateľnejšia.
Tretia technológia tejto 3D tlače, LCD, je stále pomerne mladá. Ťaží z nízkej ceny LCD obrazoviek vo veľkosti mobilu alebo tabletu a otvára brány ešte širšiemu rozšíreniu tejto metódy.
Trendy
V posledných niekoľkých rokoch zažíva SLA metóda 3D tlače obrovský boom, ktorý sa len tak neskončí. Neustále narastá počet výrobcov 3D tlačiarní, obzvlášť tých založených na technológii DLP alebo LCD. S tým súvisí aj nebývalo veľký záujem veľkých chemických korporácií vyrábať a zdokonaľovať fotocitlivé živice určené pre tento typ 3D tlačiarní.
Dnes tak môžete vyberať zo širokej škály materiálov s rôznymi fyzikálnymi vlastnosťami. Líšia sa v tuhosti, ohybnosti, krehkosti, elasticite, teplotnej či chemickej odolnosti, zmrštivosti a tiež v tom, ako si tieto vlastnosti dokážu zachovať v čase. Nejde teda len o materiály na prototypovanie, ale aj o materiály vhodné na výrobu finálnych výrobkov a dielov.
Spektrum materiálov sa neustále rozširuje. Na použitie pri výrobe sú veľmi zaujímavé voskové alebo vytaviteľné materiály umožňujúce jednoduchú tvorbu foriem pre sériovú výrobu. Rýchlo sa vyvíja 3D tlač z keramických materiálov na bežné použitie aj v oblasti zubárstva. Pre profesionálne využitie sú príťažlivé aj silikónové živice, ktorých vývoj vedie nemecká spoločnosť Wacker Chemie.
Ceny priemyselných DLP tlačiarní sa pohybujú v státisícoch Kč, zatiaľ čo LCD tlačiarne kúpite už za niekoľko desať tisíc Kč.
Hoci cena týchto 3D tlačiarní neustále klesá, nie sú ideálne na hobby využitie. 3D výtlačky z nich totiž musia prejsť procesom post produkcie. Najprv očistením izopropylalkoholom v ultrazvukovej čističke a následne vytvrdnutím v UV lampe. Iste si ale nájdu svoje miesto ako súčasť výrobných procesov bežných strojárskych firiem, v zubných laboratóriách, pri výrobe načúvacích prístrojov na mieru, v medicíne, ako doplnok vo vstrekolisovniach, v menších štúdiách produktových dizajnérov a architektov či developerov.
Pri používaní týchto 3D tlačiarní je potrebné dodržiavať zásady bezpečnosti práce. So živicami sa manipuluje v gumových rukaviciach, a to aj s výtlačkami pri post procesingu. Živica a iné potrebné chemikálie treba správne skladovať, mať ich označené a držať mimo dosahu detí.
Výhody
-
rýchlosť - funkčné diely vyrobené v priebehu niekoľkých hodín
-
extrémna miera detailu - meraná v mikrometroch (tisícina milimetra)
-
takmer hladký povrch nepotrebuje ďalšie povrchové opracovanie - vďaka výške vrstvy, ktorá je ľudským okom nezaznamenateľná
-
veľká tlačová plocha v porovnaní s inými metódami 3D tlače
-
skvelá voľba pre sériovú výrobu funkčných dielov
-
zrýchlenie procesu odlievania, kedy master model pochádza z 3D tlačiarne
-
biele a transparentné živice je možné pigmentovať podľa preferencií zákazníka.
Nevýhody
-
stále pomerne vysoké ceny fotocitlivých živíc pohybujúce sa v tisícoch Kč
-
3D výtlačok musí prejsť post procesingom
-
nutnosť dodržiavať zásady bezpečnosti práce
-
potreba použiť podporu pri zložitejších geometriách - hrozí zrútenie celého modelu a tieto miesta nebudú mať hladký povrch
-
široká škála materiálov si vyžaduje odbornú znalosť.
Zaujali vás tieto nové technológie 3D tlače? Sme najväčším expertom v SR práve na DLP a LCD 3D tlač. Vyskúšali sme a neustále testujeme desiatky materiálov od výrobcov z celého sveta. Poradíme vám pri výbere najvhodnejšej 3D tlačiarne aj resinu. Alebo si zvoľte najjednoduchšiu cestu – zašlite nám svoj 3D model a my ho vytlačíme za vás. Kontaktujte nás.
