Stereolitografia

Schematické znázornenie stereolitografie: zariadenie emitujúce svetlo a) Laser alebo DLP selektívne osvetľuje priehľadné dno c) nádrže b) naplnenej tekutou fotopolymerizačnou živicou. Stuhnutá živica d) je postupne zdvíhaná zdvíhacou plošinou e)

Súčasť vyrobená podľa SLA

Model dosky plošných spojov vytlačený metódou SLA s rôznymi komponentmi na simuláciu konečného produktu.

Stereolitografia (SLA alebo SL; známa aj ako fotopolymerizácia vo vani, optická výroba, fotosolidifikácia alebo tlač živicou) je forma 3D tlače, ktorá sa používa na vytváranie modelov, prototypov, vzorov a výrobných dielov vrstvu po vrstve pomocou fotochemických procesov, pri ktorých svetlo spôsobuje, že chemické monoméry a oligoméry sa navzájom prepoja a vytvoria polyméry. Tieto polyméry potom tvoria telo trojrozmerného objektu. Výskum v tejto oblasti prebiehal už v 70. rokoch 20. storočia, ale pojem „stereolitografia“ vytvoril Chuck Hull v roku 1984, keď podal patentovú prihlášku, ktorá mu bola udelená v roku 1986. Stereolitografia sa používa na vytváranie prototypov produktov vo vývoji, lekárskych modelov, počítačového hardvéru a mnohých ďalších aplikácií. Hoci je stereolitografia rýchla a umožňuje vytvoriť takmer akýkoľvek dizajn, môže byť aj drahá.

História

Stereolitografia patrí medzi prvé a najrozšírenejšie technológie 3D tlače. Začiatkom 80. rokov japonský vedec Hideo Kodama prvýkrát vynašiel moderný vrstvený prístup k stereolitografii pomocou ultrafialového svetla na vytvrdzovanie fotosenzitívnych polymérov. V roku 1984, tesne predtým, ako Chuck Hull podal svoj patent, podali Alain Le Mehaute, Olivier de Witte a Jean Claude André patent na proces stereolitografie. Patentová prihláška francúzskych vynálezcov bola opustená francúzskou spoločnosťou General Electric (dnes Alcatel-Alsthom) a CILAS. Le Mehaute tvrdí, že opustenie patentu odráža problém s inováciami vo Francúzsku.

Pojem „stereolitografia“ (grécky: stereo – pevný, lithografia – kamenosvit) vytvoril v roku 1984 Chuck Hull. Hull patentoval stereolitografiu ako metódu vytvárania 3D objektov postupným „tlačením“ tenkých vrstiev objektu pomocou média, ktoré je vytvrditeľné UV svetlom, počínajúc spodnou vrstvou až po vrchnú.

Úspech stereolitografie v automobilovom priemysle umožnil 3D tlači dosiahnuť status priemyselnej technológie a technológia našla uplatnenie v mnohých oblastiach výskumu.

Technológia

Stereolitografia je proces aditívnej výroby, ktorý funguje tak, že sa UV laserom zameriava lúč na nádrž s fotopolymérovou živicou. S pomocou softvéru CAM/CAD sa laser používa na „nakreslenie“ predprogramovaného návrhu na povrch fotopolymérovej nádrže. Fotopolyméry sú citlivé na UV svetlo, takže živica sa vytvrdí a vytvorí jednu vrstvu objektu. Stavebná plošina sa posúva a proces sa opakuje, až kým nie je 3D objekt dokončený. Hotové diely sa umývajú rozpúšťadlom.

Je možné tlačiť aj „zdola nahor“ cez priehľadné dno nádrže. Stroj pre obrátenú stereolitografiu začína tak, že stavebná platforma sa dotýka dna nádrže a postupne sa pohybuje nahor, pričom UV laser vytvára vrstvy. Nová tekutá živica sa dostáva z okrajov a proces sa opakuje.

Stereolitografia vyžaduje podporné štruktúry, ktoré sa automaticky alebo manuálne pridávajú a po tlači sa odstraňujú.

Materiály

Kvapalné materiály používané pri SLA sa nazývajú „živice“ a sú termosetové polyméry. Existuje široká škála komerčných živíc, ale aj domácich. Materiály môžu byť mäkké, tvrdé, plnené sklom alebo keramikou, alebo mať špecifické mechanické vlastnosti.

Použitie

Lekárske modelovanie

Stereolitografické modely sa používajú od 90. rokov na presné 3D modely anatomických oblastí pacienta na základe CT alebo MRI. Proces zahŕňa segmentáciu obrazu a prevod dát do formátu vhodného pre stereolitografiu. Modely sa používajú pri diagnostike, predoperačnom plánovaní a navrhovaní implantátov.

Prototypovanie

Stereolitografia sa často používa na prototypovanie dielov, ktoré môžu byť nepravidelného tvaru. Firmy tieto prototypy využívajú na testovanie dizajnu alebo marketing.

Výhody a nevýhody

Výhody

• Rýchlosť: diely možno vyrobiť do jedného dňa.
• Vysoká presnosť a kvalita povrchu.
• Vhodné na ďalšie obrábanie a výrobu hlavných modelov.

Nevýhody

• Historicky vyššie náklady oproti FFF, hoci ceny klesajú.
• Fotopolyméry sú lepkavé a manipulácia je náročná.
• Obmedzený výber materiálov oproti FFF.

Galéria

• 
  Žltá skrinka na živicovej tlačiarni

Iné projekty

Commons

• Commons ponúka multimediálne súbory na tému Stereolitografia

Zdroj

Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Stereolithography na anglickej Wikipédii.