Guide to Stereolithography: Understanding Resin 3D Printing Methods

Stereolitografi-printeren er som magi. En detaljeret del kom langsomt op af en tank med glødende flydende resin. Det endelige 3d-printede emne var meget glat og fuld af detaljer. Denne artikel er til dig, hvis du nogensinde har spurgt dig selv, hvordan denne fantastiske 3d-printproces med resin fungerer. Jeg vil forklare SLA 3D-print med enkle ord. Det vil hjælpe dig med at forstå denne fantastiske teknologi og finde ud af, om den er den rigtige til dine projekter.

Hvad er SLA 3D-print egentlig?

Har du nogensinde hørt nogen sige SLA 3D-print? Det er en forkortelse for stereolitografi. Det er et langt ord, men hovedideen bag er let at forstå. Det var den allerførste 3D-printteknologi. Den blev opfundet for længe siden, tilbage i 1980'erne. Tænk på en særlig slags flydende harpiks. Denne harpiks bliver hård, når der kommer lys på den. Det er hovedidéen med stereolitografi. Denne måde at bygge ting på tilføjer materiale, lag for lag, for at skabe et 3D-objekt.

I modsætning til nogle 3d-printere, der smelter plastikstrenge, bruger SLA 3d-printere en væske, der kaldes fotopolymer resin. En skarp lysstråle, som normalt er en UV-laser, tegner formen på hvert lag oven på harpiksen. Den flydende harpiks bliver til et fast stof, hvor lyset rammer den. Denne handling sker igen og igen. Det bygger dit objekt op fra bund til top. Det er en af de mest præcise 3d-printteknologier, du kan finde i dag.

Det bedste ved denne 3d-printproces er, at den kan lave dele med vidunderlige detaljer. Den bruger lys til at hærde den flydende harpiks. På grund af dette kan den lave meget små detaljer. Derfor er SLA 3D-print et førstevalg for folk, der har brug for at lave en smuk, detaljeret prototype eller model. Det er meget forskelligt fra andre printmetoder.

Hvordan fungerer en stereolitografisk printer?

Så hvordan bygger maskinen egentlig et objekt? Lad os gennemgå trinene i printprocessen. Inde i en SLA-printer er der en beholder, der kaldes en resin-tank. Denne tank er fyldt med flydende fotopolymerharpiks. Der er også en del, der kaldes byggeplatformen. Det er den flade overflade, hvor dit objekt bliver bygget. Printprocessen starter, når byggeplatformen går ned i harpiksen. Den efterlader kun en tynd smule flydende resin over sig.

Dernæst begynder lyset at virke. De fleste nye stationære sla-printere sender lyset ind under tanken. Denne metode kaldes inverteret stereolitografi. En UV-laser eller en særlig lysprojektor lyser op gennem den klare bund af resin-tanken. En lignende teknologi, der bruger en projektor, kaldes DLP, som betyder digital lysbehandling. Lyset tegner forsigtigt det første lag af dit design. Den resin, der rammes af det ultraviolette lys, hærder, hvilket betyder, at den bliver hård og klæber til byggeplatformen.

Når laget er færdigt, sker det magiske endnu en gang. Byggeplatformen løftes en lille smule op. Det lader et nyt lag flydende resin flyde nedenunder. Derefter tegner laseren det næste lag. Det lag hærder og klæber til laget under det. Printeren gør dette Lag for lag processen hundredvis eller endda tusindvis af gange. Din 3d-printede del kommer langsomt til syne, som om den trækkes ud af den flydende resin.

Hvilken slags harpiks bruges til SLA-print?

Det "blæk", som SLA 3d-printere bruger, er ikke rigtigt blæk. Det er en særlig væske, der kaldes fotopolymerharpiks. Ordet "foto" handler om lys, og "polymer" er en slags plastik. Så det er en flydende plastik, der ændrer sig, når lyset rammer den. Denne harpiks er lavet af meget små byggesten. Når ultraviolet lys skinner på denne særlige harpiks, sker der en ændring, som kaldes fotopolymerisation. Denne proces forbinder alle de små byggesten med hinanden. Når det sker, bliver den flydende harpiks til et fast stof.

Der findes mange forskellige slags resin. Du kan finde mange SLA-harpikser, der virker på forskellige måder. Nogle typer resin er meget hårde og stærke. De er perfekte til at lave en hårdfør prototype. Andre slags resin er bøjelige, ligesom gummi. Du kan endda finde resin, der er sikkert til at lave ting til tandlæger, f.eks. en guide til et medicinsk implantat. Farven på harpiksen, og hvordan den virker, afgør, hvordan din endelige prototype kommer til at se ud og føles.

SLA 3D-print er meget nyttigt, fordi man kan bruge forskellige slags resin. Du kan vælge en resin, der er klar eller farvet. Du kan vælge en, der er stærk, eller en, der er fleksibel. Du kan også vælge en resin, der kan tåle meget varme, eller en, der ikke går i stykker, hvis du taber den. Det vigtigste er, at harpiksen skal kunne hærdes af ultraviolet lys. Den resin, du vælger, er lige så vigtig som designet af din prototype. Den rigtige harpiks sikrer, at din prototype kommer til at fungere, som du vil have det.

Hvem opfandt stereolitografi? En hurtig historie

Stereolitografiens historie er i virkeligheden selve 3D-printningens historie. Det hele begyndte i Japan i begyndelsen af 1980'erne. En mand ved navn Dr. Hideo Kodama ledte efter en måde at lave en rigtig prototype ud fra et computerdesign. Han var den første, der skrev om en moderne lagdelt tilgang til stereolitografi. Han forklarede, hvordan man kunne lave 3D-objekter ved at printe tynde lag successivt eller et efter et. Han havde en god idé, men fik ikke patent på den i tide.

Et par år senere, på den anden side af jorden, arbejdede en amerikaner ved navn Chuck Hull på en lignende idé. Han var utilfreds med, hvor lang tid det tog at få lavet en simpel plastikprototype. Han fik en idé om at bruge ultraviolet lys til at hærde lysfølsom plast. I 1986 fik han patent på sin idé, som han kaldte "stereolitografi". Han var også med til at starte virksomheden 3D Systems. Dette firma solgte de første 3D-printere, som virksomheder kunne købe.

Chuck Hulls opfindelse startede hele feltet med hurtig prototyping. Før han opfandt den, tog det lang tid og kostede mange penge at lave en prototype. Efter hans opfindelse kunne folk lave en rigtig prototype på få timer i stedet for uger. Det ændrede den måde, produkter blev designet på, for altid. Og det hele begyndte med en lysstråle og en beholder med flydende harpiks.

Hvad er de vigtigste gode og dårlige sider ved SLA?

Ligesom alle andre 3D-printteknologier har SLA 3D-print sine gode og dårlige sider. Det er vigtigt at kende fordelene og ulemperne. Det vil hjælpe dig med at vælge den rigtige printer til din prototype. Jeg har lært, at det er et godt valg til nogle opgaver, men ikke til alle.

Lad os tale om de gode dele først. Den største gode ting er de fantastiske detaljer og den glatte overfladefinish. SLA fremstiller dele med glat overfladefinish og små detaljer, som er vanskelige at få med andre metoder. Du vil næsten ikke se nogen synlige laglinjer. Det gør den fantastisk til at lave en prototype, der er beregnet til at blive set på, og som ligner et rigtigt, færdigt produkt. SLA 3D-print kan lave meget detaljerede designs, som også er meget præcise.

Lad os nu tale om de knap så gode dele. Den flydende harpiks kan være beskidt at håndtere. Du bør altid bruge handsker og være forsigtig. Harpiksen kan også have en stærk lugt. De færdige sla-dele kan nogle gange være lette at ødelægge, når man sammenligner dem med dele, der er lavet med andre 3d-printere, som FDM-printere. En anden ting, man skal tænke på, er det arbejde, man udfører efter printningen. Når printeren er færdig, er du det ikke. Du skal stadig vaske og hærde emnet. Desuden kan udskrivningshastigheden være langsommere, hvis du udskriver store, solide ting.

Her er en simpel tabel, som hjælper dig med at se de gode og dårlige sider:

Hvordan er SLA sammenlignet med andre 3D-printere og printmetoder?

Når folk taler om 3d-printere, forestiller de sig ofte den slags, der smelter en streng af plastik. Den måde at printe på kaldes FDM, eller fused deposition modeling. FDM-printere bygger ting ved at skubbe en smeltet termoplastisk streng ud, lidt ligesom en varm limpistol. Det er en meget almindelig og ikke alt for dyr teknologi. Den er fantastisk til at lave en stærk prototype, der skal fungere. Men FDM-dele har normalt tydelige synlige laglinjer. De kan ikke være så detaljerede som et SLA 3d-print.

En anden almindelig teknologi, der bruges på store fabrikker, er SLS 3D. Det står for selektiv lasersintring. SLS 3D bruger en stærk laser til at smelte materiale sammen, som er et pulver, f.eks. nylon. Den kan lave meget stærke og detaljerede dele uden brug af understøtninger. Det er et fantastisk værktøj til industriel 3D-printning. Men printerne og materialerne koster mange penge. Og hvor glat ydersiden er, kan ikke måle sig med SLA.

Så hvor hører SLA 3D-print til? Du kan tænke på det som kunstneren blandt 3D-printteknologierne. FDM er som den stærke bygherre. SLS 3D er som den stærke fabriksproducent. Men SLA handler om skønhed og detaljer. Hvis du har brug for en prototype til at teste, hvordan den bevæger sig og fungerer, er FDM måske et bedre valg. Men hvis du har brug for en smuk prototype til en udstilling eller til at lave en form, er SLA normalt det bedste valg. Den printer, du vælger, skal være baseret på, hvad du skal bruge din prototype til.

Hvad kan man lave med SLA 3D-printere?

Det faktum, at SLA 3d-printere kan lave meget detaljerede og præcise dele, gør dem nyttige til mange ting. I lang tid blev de primært brugt til hurtig prototyping. En ingeniør kunne lave et design på en computer ved hjælp af CAD-software. Derefter kunne de holde en rigtig prototype i hånden allerede næste dag. Det gav dem mulighed for at teste, hvordan et produkt så ud og føltes. Det kunne de gøre, før de brugte en masse penge på værktøj til sprøjtestøbning. En god prototype kan spare en person for en masse tid og penge.

Men SLA-maskiner bruges til meget mere end bare en simpel prototype. De bruges meget inden for tandplejen til at lave modeller af tænder, der passer perfekt. De bruges også til at lave kirurgiske guider og natbeskyttere. Hvor præcis en SLA-printer er, gør den perfekt til den slags arbejde. Juvelerer bruger dem også til at lave detaljerede former til fremstilling af smykker. En kunstner kan bruge et resin 3d-print til at lave en meget detaljeret skulptur.

Ingeniører bruger SLA-dele til at lave specialværktøj, der holder ting på plads på fabrikker. Læger kan bruge 3d-printede modeller af kropsdele til at gøre sig klar til en operation. De kan også lave en guide til et medicinsk implantat. Fordi der er blevet fremstillet nye, hårdere typer harpiks, bruger folk nu SLA til at lave rigtige dele, ikke bare modeller. Efterhånden som teknologien bliver billigere og lettere at få fat i, ser vi folk bruge denne fantastiske resinprintning til flere og flere nye ideer.

Hvordan starter man et print på en SLA-printer (CAD til prototype)?

Det er et simpelt sæt trin at gå fra en idé til en rigtig prototype med en SLA-printer. Alt begynder med et design på en computer. Først skal du bruge en 3D-model af den ting, du vil printe objekter af. Du kan selv lave denne model med CAD-software (Computer-Aided Design). Du kan også downloade en model, som en anden har lavet online. Denne computerfil er planen for din prototype.

Når du har din 3d-model, skal du gøre den klar til SLA-printeren. Du skal bruge en særlig slags software, der kaldes en "slicer". Slicer-softwaren tager din model og skærer den ud i hundredvis af tynde digitale lag. Det giver dig også mulighed for at tilføje støttestrukturer. Det er ligesom små stylter, som du kan fjerne senere. De hjælper med at holde de dele oppe, som stikker ud, mens objektet printes. Uden disse støtter kan dele af din prototype falde ned eller gå i stykker. Sliceren laver derefter en endelig fil med anvisninger til printeren.

Nu er du klar til maskinen. Du tjekker, at der er nok af den rigtige flydende resin i resinbeholderen. Du sørger også for, at byggeplatformen er ren. Så sender du filen fra din computer til printeren. SLA-printeren klarer resten. Printprocessen starter. Så kan du se, hvordan din prototype langsomt kommer ud af den flydende resin. Det er en meget sjov del af den hurtige prototypingproces.

Hvad sker der, når printeren er færdig?

Når SLA-printeren giver lyd fra sig for at fortælle, at den er færdig, er din prototype ikke helt klar til at blive brugt. Det er en stor forskel fra andre 3D-printere. Den nye 3d-printede del er stadig på byggeplatformen. Den er dækket af klistret, flydende resin. Du er nødt til at gøre noget oprydningsarbejde. Først tager du forsigtigt byggeplatformen ud af printeren. Så trækker du forsigtigt din del af platformen.

Det næste, du skal gøre, er at give din prototype et bad. Du skal vaske den for at få ekstra flydende resin af ydersiden. Det gør man normalt ved at flytte rundt på delen i en beholder med isopropylalkohol (IPA). Denne del af rengøringen er meget vigtig. Hvis du ikke vasker al den ekstra resin af, vil ydersiden af din prototype forblive klistret, og den vil ikke føles glat.

Efter vask og tørring er der et sidste, meget vigtigt trin: den endelige hærdning. Den del, der kommer ud af printeren, er ikke så stærk, som den kan være. Du skal hærde den lidt mere med UV-lys. Denne sidste hærdning gør harpiksen helt hård. Det gør også prototypen stærk og solid. Man kan købe særlige UV-hærdningslamper, eller man kan også bare bruge solen. Denne sidste hærdning sikrer, at emnet er stærkt nok og kan holde i lang tid. Når du har hærdet den termohærdende harpiks, er din slaveprintede del endelig færdig.

Er en SLA-printer det rigtige valg til min prototype?

Så nu, hvor du har lært om stereolitografi, spørger du måske, om en SLA-printer er det rigtige værktøj for dig. Svaret er, at det afhænger af, hvad du har brug for i din prototype. Du skal tænke over, hvad der er vigtigst for dit projekt. Skal den være stærk? Er det at have mange detaljer? Er det prisen? Besvarelsen af disse spørgsmål hjælper dig med at vælge den rigtige 3d-printproces.

Du bør vælge en SLA 3D-printer, hvis det vigtigste for din prototype er, hvordan den ser ud, og hvor mange detaljer den har. Hvis du har brug for en prototype, der ligner et færdigt produkt med en glat overfladefinish og meget små detaljer, er SLA-teknologien et godt valg. Den er perfekt til kunstnere, folk, der laver modeller, og produktdesignere, der har brug for en smuk prototype til at vise andre. Hvis du planlægger at bruge din prototype til at lave en form, er SLA også et godt valg.

Men hvis du har brug for en fungerende prototype, der skal være meget stærk og kan skubbes eller trækkes på, er en anden teknologi som FDM måske et bedre valg. Den normale harpiks, der bruges i SLA, kan være lettere at ødelægge end den termoplast, der bruges i FDM-printere. Der findes nogle hårde SLA-harpikser, som man kan købe. Men FDM er ofte bedre til en prototype, der skal fungere og ikke bare se godt ud. Den bedste printer er den, der passer til det job, du skal have din prototype til at udføre. Til en prototype med mange detaljer er der ikke noget bedre end en resinbaseret printer.

To Sum It All Up

Her er de vigtigste ting, du skal huske om SLA 3D-print:

• SLA står for stereolitografi, og det var den allerførste 3D-printteknologi.
• Den bruger UV-lys til at hærde flydende fotopolymerharpiks og opbygger et objekt et lag ad gangen.
• Den største fordel er, at den kan skabe en prototype med meget små detaljer og en meget glat overfladefinish.
• Alle SLA-dele skal vaskes i alkohol og derefter have en afsluttende UV-hærdning, så de kan blive helt stærke.
• Den flydende resin kan være noget rod, men resultatet er ofte det ekstra arbejde værd, hvis man vil lave en smuk, detaljeret prototype.