Breve introducción al proceso de impresión tridimensional de fabricación rápida de prototipos.
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Este método de moldeo es una de las investigaciones más profundas del mundo, la tecnología más madura y el método de creación rápida de prototipos más ampliamente utilizado. En 1984, la tecnología de impresión tridimensional todavía estaba en la etapa de investigación de laboratorio. En 1988, se comercializó el primer sistema de fabricación operacional. En 1989, American Chryster aplicó esta tecnología por primera vez en la práctica de ingeniería, pero no recibió suficiente atención hasta 1992.
1) principio de proceso
Aparato de estereolitografía por SLA, también conocido como estereolitografía, fotocurado, etc. El principio básico del proceso (que se muestra en la Figura 4) es usar CAD para realizar la geometría 3D del prototipo requerido, generar archivos de datos y procesar el modelo emergido. Las superficies internas y externas del modelo están discretizadas por pequeños triángulos, y se obtiene el formato de archivo STL (Stereolitho-graphy), que se usa comúnmente en los sistemas de fabricación de prototipos rápidos y de forma predeterminada a los estándares de la industria. El modelo se corta mediante un proceso de distancia equidistante o desigual para formar una serie de hojas de sección transversal horizontal paralelas de abajo hacia arriba, es decir, el modelo de superficie se corta en una serie de secciones transversales mediante una computadora. Un algoritmo de línea de exploración genera la ruta óptima que incluye tanto la ruta del perfil de la sección transversal como la ruta de exploración interna para cada sector. Al mismo tiempo, el modelo se coloca en el sistema de moldeo para diseñar la estructura de soporte.
La información de la porción y la información de la ruta generada se utilizan como un archivo de comando (archivo CLI) para controlar la máquina de moldeo, y se programa una máquina de entrega de comando de control numérico de cada nivel. Cuanto más delgada sea la capa, mayor será la precisión de la parte resultante y la deslaminación del grosor desigual se utiliza para acelerar el proceso de conformación.
El rayo láser en la máquina de formación láser se escanea mediante el comando de control numérico, de modo que la resina fotosensible líquida contenida en el contenedor se solidifica y se une una por una capa. El proceso de curado comienza con la primera capa de líquido en la plataforma de trabajo. Cuando se cura la primera capa, la plataforma de trabajo desciende una distancia a lo largo del eje Z (es decir, el espesor de la capa, teniendo en cuenta los factores del material y del proceso), de modo que se cubre una nueva capa de resina líquida. Sobre la capa curada, se realiza una segunda capa de curado. Repita este proceso hasta que la capa final se cure y se genere una entidad prototipo 3D. La resina fotosensible líquida contenida en el tanque de almacenamiento de líquido se solidificará en un área determinada a una cierta longitud de onda (como 325 nm) y la intensidad de la irradiación con láser ultravioleta para formar un punto de solidificación. Al comienzo de la conformación, la plataforma de trabajo se encuentra a cierta profundidad por debajo del nivel del líquido, tal como 0.05 ~ 0.2mm. El punto láser enfocado se escanea punto por punto en la superficie del líquido de acuerdo con las instrucciones de la computadora, es decir, punto por punto. La resina que no se irradió con luz láser después de una capa de escaneo todavía era líquida. Luego, el bastidor de elevación conduce la plataforma y luego desciende a un nivel. La capa recién formada se cubre con una capa de resina y luego se escanea en busca de una segunda capa para formar una nueva capa de procesamiento y se conecta firmemente con la parte solidificada.
Para una máquina de moldeo que escanea con un espejo de desviación láser, la distancia focal y el tamaño del punto de líquido cambian a medida que se desvía el rayo láser, lo que afecta directamente el curado de la capa delgada. Para compensar los cambios en la longitud focal y el tamaño del punto, la velocidad de exploración del haz láser también debe ajustarse en tiempo real. Además, la velocidad de escaneo de cada capa delgada también debe ajustarse de acuerdo con el espesor de la capa del material a procesar (variación del espesor de la capa).
2) Composición del sistema
Típicamente, un sistema de impresión tridimensional consiste en un láser, un dispositivo de movimiento XY o un escáner de desviación láser, un polímero líquido fotosensible, un contenedor de polímero, software de control y una mesa elevadora.