SLA-машины. Машины для выращивания моделей из фотополимерных композиций

Фирма 3D Systems – пионер в области практического освоения технологий быстрого прототипирования. В 1986 г ею впервые была представлена для коммерческого освоения стереолитографическая машина SLA-250 (SLA - Steriolithography Apparatus). Основой в SLA-процессе является ультрафиолетовый лазер (твердотельный или С02). Лазерный луч «пробегает» по поверхности тонкого слоя фотополимерной смолы там, где он «видит» тело, как бы заштриховывая сечение детали. Жидкий фотополимер затвердевает – полимеризуется, только в том месте, где прошел лазерный луч. Затем новый жидкий слой наносится на затвердевший слой, и новый контур «обрабатывается» лазером. При выращивании модели, имеющей нависающие элементы, одновременно с основным телом модели строятся так называемые поддержки – тонкие столбики, на которые укладывается первый слой нависающего элемента, когда приходит черед его построения. Процесс повторяется до завершения построения модели. Затем модель извлекается, остатки смолы смываются ацетоном или спиртом, поддержки удаляются. Качество поверхности стереолитографических моделей весьма высокое и часто модель не требует пост-обработки. При необходимости качество поверхности может быть улучшено, «зафиксированный» фотополимер хорошо обрабатывается, и поверхность модели может быть доведена до зеркальной. Стереолитография широко применяется для:

изготовления мастер-моделей (для последующего получения силиконовых форм, восковых моделей и отливок из полиуретановых смол);
создания дизайн-моделей, макетов и функциональных прототипов;
изготовления полноразмерных и масштабных моделей для гидродинамических, прочностных и др. видов исследований.

В связи с наличием лазера эти установки относительно дороги. Поэтому, особенно в последнее время, когда появилось множество 3D-принтеров, они используются для построения особо ответственных изделий с повышенными требованиями к точности и чистоте поверхности, в первую очередь для изготовления мастер-моделей. А для других целей, например, дизайн-макетов используют более дешевые технологии. Стоимость расходных материалов относительно невысокая – 150…390 €, сопоставима со стоимостью модельных материалов других фирм. Время построения модели зависит от загрузки рабочей платформы, а также от шага построения. Установка Viper si 2 имеет наименьший шаг построения - 0,05 мм, а в режиме High resolution - 0,02 мм, но на уменьшенной до 125х125 мм площади построения. Машина может строить модели с толщиной стенки 0,1…0,2 мм.

Ряд зарубежных и отечественных машиностроительных предприятий успешно применяют SLA-машины 3D Systems для получения так называемых Quick-Cast-моделей для последующего литья сложных и изделий по выжигаемым моделям. Quick-cast модель имеет сотовую структуру, это обеспечивает минимизацию образования золы при выжигании модели из формы и предотвращает деформацию и растрескивание формы при ее нагревании в прокалочной печи. Использование SLA-моделей в качестве литейных позволяет не только многократно ускорить процесс получения отливки, но и значительно улучшить качество литья. Выбор модельных материалов весьма широк: различные эпоксидные композиции, а также резиноподобные полимеры DuraFlex для изготовления прототипов прокладок, уплотнений, шлангов и т. д., смола Acura SI 50SL со свойствами ABS-пластика.

Стереолитография – «конек» фирмы 3D Systems и фактически в этой области она является монополистом в Европе и США. Лишь японские машины могли бы составить конкуренцию, но нерешенность ряда патентно-правовых проблем (до 2005 г) существенно затормозило проникновение этих машин на мировые рынки, в то время как 3D Systems проводила целенаправленную экспансию с созданием соответствующей общемировой сети сервисной службы, производства широкого ряда расходных материалов, торговых представительств и т. д. Поэтому, несмотря на традиционно высокое качество японских RP-машин, нет объективных предпосылок к выбору японских фирм в качестве поставщиков на российский рынок. Более целесообразным является выбор в пользу 3D Systems и использование уже имеющей инфраструктуры поставок машин, расходных материалов и технического обслуживания.