Druk 3D metodą SLA – wyższa jakość, ale drożej cz. 2

141

Problemy z drukowaniem 3D w SLA. Mimo spadających cen urządzeń, zakup drukarki 3D to wciąż spory wydatek, korzystanie z SLA jest też droższe niż w przypadku metody FDM. Konieczny będzie zakup środków chemicznych, w których płuczemy wydrukowany element, oprócz tego nie możemy zapomnieć o ochronie zdrowia – musimy zakładać rękawiczki. Według Platformy Przemysłu Przyszłości: Dodatkowe koszty generuje wymiana pojemników na żywicę czy elementów często eksploatowanych. Trzeba doliczyć jeszcze koszty związane z utylizacją pozostałości żywicy, pojemników i środków chemicznych. Za żywice światłoutwardzalne zapłacimy kilka razy więcej niż za filament do FDM.

Zakończony proces druku 3D metodą SLA to jeszcze nie koniec pracy. Element powstaje wewnątrz pojemnika z płynną żywicą, gotowe części są podnoszone, jednak na ich powierzchni znajdują się resztki płynnego materiału. Nie zawsze wystarczy woda, niekiedy potrzebny będzie alkohol izopropylowy. Pamiętajmy, że sama drukarka 3D pracująca w SLA nie zajmie wiele miejsca, jednak charakterystyczny zapach żywicy oraz środków do czyszczenia mogą powodować zagrożenie dla zdrowia użytkownika. Idealnym rozwiązaniem będzie odseparowana przestrzeń z dobrą wentylacją.

Ułożenie trójwymiarowego modelu w SLA jest inne niż w metodzie FDM. Zazwyczaj w FDM element ustawiamy pod kątem 90 stopni do stołu roboczego. Niekiedy może to być inny kąt, to zależy od geometrii i zastosowanych podpór. Inaczej w metodzie SLA – tu trójwymiarowy model powinien zostać ustawiony pod kątem 45 stopni. Dlaczego? Drukowany element jest zanurzony w płynnej żywicy, kąt, pod jakim ułożymy trójwymiarowy model, powinien zapewnić swobodne spływanie żywicy. Ponieważ tylko niektóre programy ustawiają element w odpowiedni sposób, sami powinniśmy o tym aspekcie pamiętać. Złe ułożenie może prowadzić do odklejenia się wydruku od stołu drukarki 3D, w takim przypadku niestety będzie trzeba oczyścić pojemnik i rozpocząć druk od nowa.

Użytkownicy drukarek 3D stosujących metodę FDM spotykają się z problemem skurczu i pękania, szczególnie przy dużych elementach. Podobne zjawisko zauważą osoby wykonujące elementy metodą SLA polegającej na zamianie płynnej żywicy w formę stałą za pomocą wiązki lasera. Skurcz występuje zawsze, jednak im mniejszy element lub powierzchnia, tym mniejszy problem. Na ograniczenie skurczu materiału może wpłynąć laser, który systematycznie utwardza powierzchnię. Duży skurcz występuje wtedy, gdy naświetlimy całą, dużą powierzchnię od razu lub użyjemy ekranu LED. Żeby zwiększyć wytrzymałość elementu, gotowy (zakończony i oczyszczony) wydruk naświetla się światłem UV. Można to zrobić na dwa sposoby – w specjalnej stacji roboczej lub wykorzystując światło słoneczne. Lepszy efekt uzyskamy pierwszym sposobem, używając profesjonalnych narzędzi i sprzętu.

Płynne żywice to materiały nieprzystosowane do użytku w domu, są one bardziej trujące niż opary filamentu. SLA powstało z myślą o zastosowaniu w przemyśle. Należy pamiętać, że operator drukarki 3D powinien być przeszkolony, a wszystkie czynności wykonywać ostrożnie.

Przykłady zastosowań w przemyśle

Coraz więcej firm decyduje się na zakup drukarek 3D – najczęściej z myślą o wytwarzaniu prototypów. Niektóre używają metody SLA. Przykładem jest TecNiq, która za pomocą drukarek 3D usprawniła proces technologiczny i produkcyjny, a dodatkowo weszła na nowe obszary biznesowe. Przedsiębiorstwo może pochwalić się ulepszeniem produkcji, montażu oraz eliminacją błędów projektowych. Co więcej, zastosowanie metody SLA przyciąga firmie nowych klientów.

Case study American Precision Prototyping wykorzystało druk 3D metodą SLA do tzw. wyprasek dla form wtryskowych. Przedsiębiorstwo dostało zlecenie na wykonanie 150 nosidełek na butelki POWERADE na Mistrzostwa Świata w Piłce Nożnej w 2014 roku. Prace zaczęto od wykonania prototypu, krótki czas realizacji zamówienia wymagał zastosowania nietypowych metod. Dzięki wykorzystaniu SLA American Precision Prototyping wykonało prototyp w skali 1:2 w ciągu 9 godzin. Po naniesieniu kilku poprawek wydrukowanie nosidełka w skali 1:1 zajęło 15 godzin. Finalnie prototyp stał się podstawą w produkcji silikonowych form do odlewu.

(fot. 3d-lab.pl)

Podobnie jak w przypadku nosidełek, przemysł lotniczy i motoryzacyjny używa wydrukowanych w SLA elementów do wykonywania form odlewniczych. Wydrukowane części stosowane są do badań związanych z aerodynamiką, przepływem cieczy w silnikach czy do montażu. SLA pozwala oszczędzać czas. Wyścigowy Team Lotus F1 drukuje modele bolidów, które następnie poddaje testom aerodynamicznym. Stereolitografia znalazła też zastosowanie w medycynie, gdzie drukuje się modele kostne. Lekarz przed zabiegiem może wypróbować lub dopracować implant. Implanty są prototypowane w SLA i coraz częściej wytwarzane przy pomocy druku 3D z proszków metali. Prototypuje się narzędzia chirurgiczne, a metoda stereolitograficzna znajduje również zastosowanie w produkcji obudów aparatów słuchowych.

Przyszłość

Istnieje kilka możliwych dróg rozwoju SLA. Pierwsza to zastąpienie trujących związków chemicznych naturalnymi, co znacząco poprawiłoby bezpieczeństwo pracy przy drukarkach 3D. Naukowo potwierdzono, że drobinki żywicy mogą wywołać astmę lub wysypkę skórną. Odpowiada za to fotoinicjator żywicy i jego monomer na bazie akrylanów. Wyjściem mogłoby być zastąpienie tego związku np. kurkuminą i ryboflawiną. Drugą drogą rozwoju stereolitografii byłoby stworzenie zupełnie nowej żywicy zawierającej same naturalne związki. Materiał powinien mieć podobne cechy, jak obecnie stosowane materiały, ale różnić się od nich składem.

Zdjęcia: Pixabay.com