Руководство по проектированию 3D-печати SLA: 8 важных советов

Стереолитография (SLA) — это технология 3D-печати на основе смолы, которая использует УФ-лазер для выборочного послойного отверждения жидкой фотополимерной смолы. SLA отличается способностью создавать детали с чрезвычайно высокой детализацией, гладкими поверхностями и жёсткими допусками, часто требующими минимальной или нулевой постобработки. Технология поддерживает различные материалы, включая универсальные смолы, высокотемпературные смолы и прозрачные материалы.

Эти свойства делают его идеальным для создания прототипов, мастер-моделей для литья, стоматологических моделей, небольших механических компонентов и деталей эстетического дизайна. Однако детали, изготовленные методом SLA, как правило, менее устойчивы к УФ-излучению, чем детали, изготовленные с использованием термопластичных технологий.

Важно помнить, что, несмотря на превосходное качество поверхности, детали, изготовленные методом SLA, имеют свои ограничения. Со временем под воздействием солнечного света они могут стать хрупкими, а детали более светлых тонов, особенно белые или прозрачные, могут пожелтеть. Хотя можно быстро нанести прозрачное покрытие, чтобы уменьшить эффект старения, есть несколько советов по дизайну, которые стоит поделиться, чтобы получить чистые результаты, уменьшить количество брака и максимально эффективно использовать возможности SLA.

1. Соблюдайте минимальные размеры объектов, указанные в SLA.

Хотя SLA 3D-печать превосходно справляется с мелкими деталями, слишком мелкие детали всё же могут стать причиной проблем в процессе производства. Тонкие штифты могут стать хрупкими, узкие пазы — плохо чёткими, а небольшие отверстия могут запечататься из-за накопления смолы в процессе печати. ​​Эти дефекты часто возникают из-за отклонения геометрии изделия от допустимых пределов.

Практическое правило:

• Минимальный надежный диаметр штифта должен составлять 1 мм .
• Минимальный рекомендуемый размер щели — 0,5 мм , но чем больше, тем лучше.
• Минимальный размер печатного элемента должен составлять 0,2 мм .

• 2. Проектирование с соответствующей толщиной стенок

  Толщина стенок — один из важнейших факторов при проектировании изделий для 3D-печати методом SLA. Слишком тонкие стенки могут сделать детали хрупкими и даже сломаться во время печати. ​​С другой стороны, слишком толстые стенки приводят к перерасходу материала и появлению дефектов, таких как коробление.

  Кроме того, неравномерные стенки остывают с разной скоростью: более тонкие участки остывают быстрее, чем более толстые. Это означает, что стенки должны быть правильного размера и иметь равномерную толщину по всему профилю, чтобы избежать трещин, коробления и других дефектов.

  Стены без опор, подверженные большему риску деформации или разрушения, должны быть толще. Их также можно проектировать с использованием скруглённых оснований для повышения механической прочности. Стены с опорами менее склонны к деформации, поэтому их можно делать тоньше, но должен быть предел.

• Практическое правило:

  • Для стен без опор соблюдайте минимальную рекомендуемую толщину 0,6 мм .
  • Для поддерживаемых стен соблюдайте минимальную рекомендуемую толщину 0,4 мм .

  3. Учитывайте допуски SLA в сопрягаемых деталях

  Несмотря на то, что SLA 3D-печать позволяет добиться высокой точности, при проектировании деталей по-прежнему важно учитывать допуски. Учитывайте допуски и усадку при отверждении.

  Только так можно обеспечить соблюдение жёстких допусков и надлежащую работу деталей. Между сопрягаемыми деталями необходимо предусмотреть достаточный зазор, чтобы предотвратить их спекание при печати. ​​Это также способствует бесшовной сборке деталей.

  Практическое правило:

  • Обеспечьте минимальные зазоры 0,5 мм между движущимися частями и узлом.
  • Для плотного прилегания или установки используйте зазор 0,1 мм .

  • 4. Полые детали SLA для безопасной экономии смолы

    Технология SLA позволяет изготавливать полностью цельные детали, но во многих случаях создание полостей в конструкции позволяет сократить расход материала и время печати. ​​Однако полые секции должны быть тщательно спроектированы, чтобы обеспечить структурную целостность и избежать распространённых проблем с печатью. Тонкие стенки или полностью закрытые полости могут задерживать неотверждённую смолу внутри детали, что приводит к дисбалансу внутреннего давления, который может привести к трещинам или даже разрушению детали. Кроме того, полые или вогнутые формы, напечатанные лицевой стороной вверх на платформе построения, могут создавать эффект всасывания в резервуар со смолой, что может привести к отсоединению детали во время печати.

    Чтобы избежать этих проблем, всегда оставляйте дренажные отверстия для отвода излишков смолы и минимизации всасывающей силы. Для полностью закрытых элементов, таких как сферы или полости, рассмотрите возможность заполнения пустот или создания как минимум одного дренажного отверстия в каждой полой секции.

    Практическое правило:

    • Минимальная толщина стенок полых профилей должна составлять 2 мм .
    • Дренажные отверстия должны быть диаметром не менее 3,5 мм .
    • Включайте по крайней мере одно дренажное отверстие в каждой полой секции.

    5. Скруглите внутренние и внешние углы

    Острые углы и кромки деталей увеличивают концентрацию напряжений. Это увеличивает вероятность образования трещин и окончательного разрушения деталей. Скругление как внутренних, так и внешних углов равномерно распределяет напряжение по всей конструкции. Радиусы скругления следует выбирать максимально большими для эффективного распределения напряжений в деталях, напечатанных методом SLA на 3D-принтере.

    Практическое правило:

    • Старайтесь, чтобы минимальный радиус скругления углов составлял около 0,5 мм .
    • Радиус внутреннего угла должен составлять не менее половины толщины соответствующей стены.
    • Радиус внешних углов должен быть не менее чем в 1,5 раза больше толщины соответствующих стен.

    6. Добавьте понятный текст и маркировку.

    Технология SLA хорошо подходит для нанесения небольших логотипов, этикеток или функционального текста непосредственно на поверхность детали. Слишком мелкий тиснёный или гравированный текст может потерять контрастность или стать нечитаемым из-за пересушивания или подтекания смолы.

    Чтобы обеспечить читаемость, текст должен иметь достаточную глубину или высоту, чтобы выдерживать незначительное сглаживание поверхности, оставаясь при этом четким и видимым в конечной части.

    Практическое правило:

    • Рельефные элементы должны быть высотой не менее 0,5 мм и шириной не менее 0,4 мм .
    • Минимальная глубина гравировки должна составлять 0,5 мм , а ширина — 0,5 мм .
    • Минимальный размер шрифта: высота символа 1 мм , но рекомендуется 2 мм или больше.

    • 7. Минимизируйте и стратегически размещайте опоры

      При проектировании SLA не рекомендуется использовать вспомогательные конструкции, поскольку они оставляют следы на деталях.

      Однако в некоторых случаях они необходимы, например, для стен и выступов. Опорные конструкции легко добавить, поскольку большинство инструментов для резки определяют их правильное положение.

      Не добавляйте поддерживающие конструкции без необходимости. Если необходимо печатать с использованием поддерживающих конструкций, соблюдайте рекомендуемые минимальные значения длины и угла наклона таких элементов. Превышение ограничений может привести к отлому нависающих элементов при отклеивании.

    • Практическое правило:

      • Неопорные свесы не должны быть длиннее 2 мм и должны иметь минимальный угол 30° .
      • Устанавливайте опоры под выступы, мосты и любые элементы, которые могут деформироваться или потерять форму из-за отсутствия опоры во время печати.
      • Используйте меньшие точки соприкосновения для поддержки, чтобы уменьшить количество следов на готовой детали.

      8. Расположите детали так, чтобы минимизировать поддержку и улучшить качество отделки.

      При 3D-печати методом SLA ориентация детали влияет на качество печати, механическую прочность и видимость следов поддержек. Правильно ориентированные детали легче печатать, требуют меньше поддержек и менее подвержены дефектам, таким как коробление, проблемы с присасыванием или слабая адгезия. Расположение деталей под углом также способствует более равномерному стеканию смолы с поверхности и снижает риск образования раковин и накопления внутренних напряжений.

      Практическое правило:

      • Располагайте детали так, чтобы уменьшить выступы, требующие поддержки.
      • Избегайте больших плоских поверхностей, параллельных рабочей платформе.
      • Расположите деталь под углом 30°–45°, чтобы улучшить адгезию и снизить напряжение при печати.

      Избегайте образования чашек при проектировании SLA

      Распространенной проблемой, характерной для инвертированной SLA-печати, является образование раковин. Это происходит, когда полая или вогнутая деталь, например, углублённый карман или замкнутая полость, обращена вниз, к ванне со смолой. По мере того, как деталь слой за слоем отделяется от ёмкости со смолой, полость может захватывать воздух или незатвердевшую смолу, создавая эффект всасывания.

      Эта разница давлений может привести к взрыву, когда внутреннее давление вызывает разрыв стенки во время печати. ​​В тяжёлых случаях коробление может повредить деталь, ванночку со смолой или даже привести к разливу смолы внутри машины.

      Чтобы снизить риск:

      • Избегайте чашеобразных форм с отверстиями, направленными вниз.
      • Добавьте дренажные отверстия для вентиляции замкнутых объемов.
      • Переориентируйте детали так, чтобы полые или вогнутые поверхности не были обращены прямо к ванне.

      Справочное руководство по характеристикам 3D-печати SLA

      В таблице ниже представлен краткий обзор спецификаций 3D-проектирования SLA на уровне JSJM для различных характеристик деталей. Всё это крайне важно учитывать на этапе проектирования для получения высококачественных отпечатков.

    • Получите высококачественные детали, напечатанные по технологии SLA на 3D-принтере по цене JSJM

      Освоение технологии SLA 3D-печати открывает безграничные возможности для создания детализированных, высокоточных деталей с гладкими поверхностями. Следуя советам по проектированию, представленным в этом руководстве, вы сможете добиться исключительных результатов, гарантируя, что напечатанные детали будут более функциональными, долговечными, надежными и взаимозаменяемыми. Эти советы имеют ключевое значение для соответствия высоким отраслевым стандартам.

      Готовы вывести свои проекты на новый уровень? Раскройте весь потенциал своих идей, сотрудничая с JSJM, чтобы получить непревзойденное качество и экспертные знания в области SLA 3D-печати .