Vat photopolymerization — фотополимеризация в ванне 2020

  • автор:

Vat photopolymerization (фотополимеризация в ванне) является одной из семи категорий процессов 3д печати. Поэтому не путать с технологиями аддитивного производства.

В полимеризации используется ванна с жидкой фотополимерной смолой, в которой модель строится слой за слоем. Ультрафиолетовое (УФ) излучение используется для отверждения  смолы там, где это необходимо. В то время как платформа перемещает обрабатываемый объект вниз после отверждения каждого нового слоя.

В процессе сборки отсутствует структурная поддержка материала. Поскольку в процессе используется жидкость для формирования объектов. В отличие от методов на основе порошка, где поддержка предоставляется из несвязанного материала.

Что такое Vat photopolymerization

Что такое Vat photopolymerization (фотополимеризация в ванне)

«Фотополимеризация в ванне (vat photopolymerization): процесс аддитивного производства, в котором жидкий фотополимер выборочно отверждается (полимеризуется) в ванне световым излучением». Согласно российскому ГОСТ Р 57558-2017/ и европейскому стандарту ISO/ASTM 52900:2015

Vat photopolymerization известна как:

— Непрерывное производство жидких интерфейсов или CLIP

— Технология сканирования, отжима и выборочного фотоотверждения или 3SP

— Твердый грунт или SGC

— Стереолитография или SL

— Аппарат для стереолитографии или SLA® (патент 3D Systems Corporation)

— Двухфотонная полимеризация или 2PP

Vat photopolymerization - история

Фотополимеризация в ванне — история

Стереолитография была первым процессом AM (additive manufacturing-аддитивное производство), который был изобретен. Первый патент был подан в 1975 году, в нем описан двухлазерный процесс 2PP.

Первые изделия были сделаны доктором Хидэо Кодама из Японии с использованием SL в 1981 году. Дополнительные патенты последовали в 1984 году. В результате в трех разных частях мира почти одновременно были запатентованы процессы SL.

Сначала 23 мая в Японии Йоджи Марутани. Затем 16 июля во Франции Жан Клод Андре, Ален Ле Мехо и Оливье де Витте. И, наконец, 8 августа в США Чарльз У. Халл.

Чак Халл был первым, кто начал коммерциализацию этой технологии. В 1986 году он основал 3D Systems. В 1988 году 3D Systems поручила Alberts Consulting Group создать формат файла, который можно использовать для «нарезки» слоев.

В результате этого получился формат файла .stl. Затем в 1991 году Cubital представила процесс Solid Ground Curing. Но, к сожалению, Cubital прекратила свою деятельность в 1999 году.

В 2015 году Carbon3D представил новую концепцию под названием CLIP. В ней используется кислородопроницаемая нижняя пластина для ускорения процесса печати. Появилось много стартапов, использующих этот оригинальный процесс AM. По мере истечения срока действия оригинальных патентов, касающихся этой технологии.

Фотополимеризация в ванне - процесс

Фотополимеризация в ванне — процесс

Фотополимеризация в ванне включает использование жидкой смолы в качестве основного типа материала. В частности, эта жидкая смола обладает особым свойством, способным становиться твердым при воздействии света.

Этот свет может быть ультрафиолетовым, как в процессах SL. Или как в 2PP. Когда два фотона ближнего инфракрасного (NIR) света воздействует на деталь в течение очень короткого периода времени (несколько фемтосекунд).

Эту жидкую смолу удерживают в контейнере или ванне, в которую частично погружена плоская сборочная платформа.

Свет для отверждения может представлять собой:

— УФ-лазер (SL),

— проектор цифровой обработки света (DLP),

— УФ-лампу, отфильтрованную через печатную маску (SGC),

— ЖК-экран, аналогичный проекторам для домашнего кинотеатра (CLIP),

— инфракрасный (NIR) лазерный свет, плотно сфокусированный на очень маленькую область (2PP).

Как только смола отверждается и становится твердой, сборочная платформа либо перемещается дальше в ванну, либо частично выходит из ванны. В результате оставляя твердую отвержденную часть непосредственно под поверхностью. Затем процесс повторяется.

Если в процессе используется платформа, выходящая из чана, смола должна быть прозрачной. Или процесс затвердевания происходит на самом дне ванны с прозрачным окном или дном.

Но это может привести к затвердеванию смолы на дне, что помешает движению платформы. Или заставит его затвердеть так близко ко дну, что при подъеме строительной платформы создается значительное всасывание. Это приводит к очень медленным движениям.

Недавние разработки Carbon3D и создание процесса CLIP привели к очень быстрой сборке деталей. Благодаря прозрачному дну, действующему как проницаемая для кислорода мембрана. Она препятствует затвердеванию смолы в определенной зоне вокруг прозрачного дна ванны.

Это привело к увеличению скорости сборки в 25-100 раз по сравнению с другими процессами AM, включая SL.

Vat photopolymerization - технологии и материалы

Vat photopolymerization — технологии и материалы:

Наиболее популярные технологии, применяющие Vat photopolymerization (фотополимеризация в ванне):

SLA, DLP, CDLP, CLIP, DPP

Наиболее популярный материал:

ABS

Преимущества Vat photopolymerization:

— Фотополимеризация в ванне может быть очень быстрой по сравнению с другими процессами с точки зрения чистого объема.

— Ее можно масштабировать, строить предметы размером со стол в очень больших ваннах.

— Высокий уровень точности и хорошая отделка

— Большие площади сборки: до 1000 х 800 х 500 мм

— Максимальный вес модели 200 кг.

Недостатки Vat photopolymerization:

— Относительно дорого

— Длительное время постобработки и удаления детали из смолы

— Ограниченное материальное использование фотосмол

— Ограниченное число свойств материала, обнаруживаемых в УФ-отверждаемых смолах. Которые не являются наиболее прочными материалами с точки зрения долговечности, прочности или стабильности.

— Смолы могут со временем менять форму,

— Смолы могут со временем менять цвет,

— Как правило, для их полного отверждения требуется печь для ультрафиолетового излучения, чтобы полностью «высушить» материал.

— Некоторые смолы также токсичны. Следовательно, для работы с деталями необходимо использовать специальные перчатки.

— В зависимости от геометрии детали требуются опорные конструкции. Которые могут быть очень сложными и впоследствии требуют ручного удаления.

Все новости в наших группах: вконтакте, twitter, facebook

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *