Фотополимерная технология изготовления печатей и штампов

Особенности принтера для SLA

Суть работы 3D-принтера сводится к следующему. Платформа опускается в ванну на глубину, которая зависит от толщины слоя печати. Затем на нее лазером проектируется слой будущей модели. Под его воздействием фотополимер твердеет, то есть начинается формирование детали. Затем платформа опускается, чтобы начать формирование второго слоя. И так до тех пор, пока не будет получена трехмерная модель. После того, как печать окончена, изделие обрабатывается специальными составами, чтобы удалить излишки материала. В окончательной стадии работ деталь помещают в ультрафиолетовую камеру, в которой она твердеет.

Плюсы и минусы SLA-принтера

Фотополимер при печати отвердевает всего на 20%, что вызвано трудностями с выбором мощности лазера. К достоинствам данного принтера можно отнести высокую точность каждой детали и возможность создавать прототипы для различных сфер. С другой стороны, оборудование стоит довольно дорого, а сама печать занимает слишком много времени. К тому же созданные детали требуют дополнительных работ, которые выражаются в промывании и отвердевании изделия. Кроме того, жидкий полимер стоит дорого.

Как ведется печать?

Выращивание прототипа ведется на основе специальной сетчатой платформы. Первый фотополимерный слой отличается тонкостью, однако в ходе процесса под воздействием лазера он постепенно отвердевает. Отвердевание модели происходит на тех участках, которые задаются на компьютерной модели. На конечной стадии работ почти готовая модель опускается в емкость с химическим раствором – в нем с изделия удаляются ненужные артефакты, к тому же оно очищается. При процессе печати потребуется подготовка и выстраивание вспомогательных структур, которые позволят достичь оптимальных физико-химических свойств и будут удалены по завершению формирования прототипа.
Чем хороша 3D-печать посредством метода SLA? Во-первых, скоростью процесса – можно вырастить объект буквально за один день. Во-вторых, на основе данного метода можно создавать сложные по рельефу конструкции. В-третьих, можно подобрать большое количество материалов, которые позволят вести качественный и быстрый процесс печати.

Принтер Objet

Одни из популярных устройств, на основе которых может вестись печать фотополимерными материалами, — марки Objet. Особенность технологии в том, толщина слоя несколько выше, при этом готовая продукция отличается прочностью и надежностью. Принтеры марки Objet могут работать с двумя материалами сразу, при этом их можно использовать для создания одной или двух моделей прототипирования. Каждому печатному процессу можно задать определенные характеристики, чтобы конечные модели отвечали необходимым требованиям.

Принтер Objet24 позволяет создавать прототипы высокой детализации, при этом они могут оснащаться движущимися элементами. Конечная деталь будет отличаться прочностью, несмотря на тонкие стенки, а гладкая поверхность – возможность для дальнейшей покраски в нужное цветовое решение. Эта модель принтера подходит для дизайнеров или инженеров, которым нужно создавать модели высокой точности. Данное устройство работает с твердым фотополимером VeroWhitePlus, который удобен в использовании: его можно окрасить, просверлить, подвергнуть механической обработке.

Более совершенствованная модель SLA-принтера — Objet30 Pro. На его основе можно создавать прототипы из восьми различных материалов, каждый из которых отличается термостойкостью, различной структурой и фактурой. Самое главное, что качество печати будет отличным. Принтер имеет вместительный лоток, что позволяет вести печать товаров в большом количестве, например, для медицины.

Из жидкого фотополимера

1 В графическом редакторе отрисовывается печать/штамп.

2 На лазерном принтере распечатывается негатив на матовой пленке.

3 Негатив обрабатывается затемнителем негативов, для придания оптической плотности.

4 Если негатив необходимо сохранить, то нужно на негатив положить защитно-разделительную пленку. Если негатив подлежит дальнейшей утилизации, то защитно-разделительную пленку можно не использовать.

5 По периметру негатива, на расстоянии 4-6 мм от его краев, наклеивается липкая бордюрная лента, препятствующая растеканию полимера.

6 В образовавшуюся «форму» заливается жидкий фотополимер и накрывается прозрачной пленкой. Композиция вкладывается в копировальную кассету, (два полированных стекла с пластиковыми ограничителями по углам, сходными по высоте с толщиной бордера) зажимается стеклами и помещается в экспонирующую камеру, читаемой стороной вверх (прозрачной пленкой вверх, негативом вниз). Выставляется время засветки, которое зависит от многих факторов:

• Расстояние от источника УФ-излучения до кассеты. Оптимальным является расстояние 10-15см и обычно задается конструкцией установки. При меньшем расстоянии ухудшается однородность светового потока, что приводит к различной скорости отверждения в различных участках кассеты. При большем расстоянии необоснованно увеличивается время экспонирования, что снижает производительность установки.
• Природа и толщина стекла в кассете. При увеличении толщины увеличивается время экспонирования.
• Природа фотопленки. Негатив должен быть максимально контрастным, чтобы исключить время прохождения света через темные части негатива. Светлые участки не должны иметь «вуаль».

Применительно к аппаратам, производимым ООО «Печати-М» время засветки около 60-70 секунд первая сторона и около 120-130 вторая.

7 После засветки первой стороны, кассета переворачивается (получается что, матовая пленка с негативом сверху, далее полимер и внизу защитно-разделительная прозрачная плёнка) для засветки второй стороны.

8 Далее разбирается форма и осторожно снимается негатив, чтобы не оторвать печатающие элементы от подложки. Не затвердевший полимер смывается при помощи щетки средней жесткости и моющего средства, в проточной теплой воде

9 Хорошо промытая форма помещается в ванночку с водой и ставится в камеру для окончательной засветки (дубления), которая придаёт печатной форме более высокие прочностные свойства, на 7-10 минут.

10 Необходимо вырезать клише из формы, наклеить на оснастку и оценить качество оттиска.

Принтеры для профессиональной деятельности

В профессиональных целях можно использовать модель принтера Objet Eden260V. Это по-настоящему выгодное вложение средств, поскольку можно быстро создавать прототипы из 18 материалов. Ультратонкие слои трехмерной модели позволяют обеспечить исключительную детализацию, сложные формы и очень тонкие стенки. Устройство работает бесшумно, поэтому станет отличным решением для офисных помещений. Данная модель принтера работает с несколькими типами материалов:

• прозрачными, на основе которых можно создавать детали прочных форм и с гладкой поверхностью,
• непрозрачными жесткими материалами различного цветового решения,
• сырьем на основе полипропилена, которое отличается гибкостью и при этом прочностью, поэтому можно создавать прототипы с движущимися элементами,
• эластичными материалами, которые позволяют печатать детали с нескользкой или мягкой поверхностью,
• термостойкими материалами, позволяющими создать функциональные детали.

Главная отличительная особенность готового изделия – сияющий цвет, что обеспечивается применением материалов различного цветового решения.

Устройство 3D-печати Objet500 Connex3 – это создание прототипов, которые могут совмещать в себе до 46 цветов. В данном принтере можно сочетать несколько прочных фотополимеров.