快速成型与立体光刻
3D打印与立体光刻(SL)快速,准确地创建复杂的原型
有限元(简称SL)在20世纪80年代中期出现,并在接下来的十年中成为增材制造(AM)的主要产品。从那时起,SL快速、准确地创建复杂原型的能力帮助设计界实现了前所未有的变革。
与其他AM流程一样,例如选择性激光烧结和直接金属激光烧结在美国,SL依靠激光来完成繁重的工作。零件是通过固化纸薄的液体热固性树脂层来制造的,使用紫外线(UV)激光在树脂表面绘图,将其从液体变成固体层。每一层完成后,将新鲜的未固化树脂扫过前一层,并重复该过程,直到该部分完成。SL部件需要进行后期加工,经过紫外线固化循环以完全固化部件的外表面和任何额外的表面光洁度要求。
热塑性模仿
与老一代的SL不同,今天的机器提供一系列热塑性模拟材料可供选择,有几种“口味”来模拟聚丙烯,ABS和玻璃填充聚碳酸酯可用。Protolabs提供了这些材料的许多变体:
- 聚丙烯:一种柔软耐用的树脂,模仿坚硬的聚丙烯。它可以承受苛刻的机械处理,并且非常适合精细的细节-尖角,薄壁,小孔等。
- 聚丙烯/ ABS混合:坚固的白色塑料,类似CNC加工的聚丙烯/ABS共混物。它适用于快速配合,组件和要求苛刻的应用。
- 前言:ABS模拟物的变化包括透明,低粘度树脂,可以完成透明;一种不透明的黑色塑料,可以阻挡几乎所有的可见光,即使是很薄的部分;透明,无色,防水塑料,适用于镜头和流动可视化模型;还有一种绿色的微分辨率树脂,可以生产具有极其精细特征和严格公差的零件。
- 聚碳酸酯:一种陶瓷填充的PC材料,提供强度、刚度和耐温性,但可能很脆。
- SLArmor:一种镀镍材料,使sl生成的部件具有与压铸铝相关的强度和韧性。
请注意术语“热塑性模拟物”。这是一个重要的区别,因为SL材料的机械性能只模仿它们的模制对应物。如果你需要用大锤敲打你的原型,或者把它放在阳光下几个月,要知道SL零件不能提供与烧结、铸造、机械或模塑零件相同的强度和耐用性。这使得SL成为原型部件的逻辑选择,在原型部件中,形状和配合的验证(但不一定是功能)是最重要的因素。如果需要帮助,Protolabs的客户服务工程师可以帮助指导您选择材料和制造工艺。
良好的分辨率
尽管材料性能存在差异,但在零件精度和表面光洁度方面,SL明显优于SLS。可提供普通和高分辨率,层厚度范围为0.1至0.025mm,部分特征小至0.05mm。这意味着非常精细的细节和美观的表面是可能的,与通过熔融沉积建模(FDM)等工艺构建的打印部件相比,最小的“阶梯”。
SL在零件尺寸上也有优势——需要一个新的行李箱外壳的原型,或者一个割草机外壳?SL很有可能能容纳。Protolabs目前的最大构建尺寸为736mm × 635mm × 533mm。
其他的考虑
同时也要远离非常小的孔,因为SL使用的光固化树脂粘度相对较高,可能会在后期制作过程中带来挑战。如果你正在发明一种新型的天使发面食过滤器,这种过滤器的孔小于0.12毫米。, SL可能不是原型的最佳选择。薄壁也应加以监测。例如,高科技三明治容器的盖子应该有不少于0.75毫米到1毫米厚的壁。
请记住,我们可能会在构建过程中创建临时结构来支持您的部分,但这些临时结构会在交付之前被移除,并且通常不会找到它们存在的证据。我们也可以选择调整工件的方向,以促进更好的构建,在这种情况下,某些表面的外观可能会受到影响-如果您部分的某些外观特征需要更高水平的表面光洁度,请在提交设计时指出这些表面。
3D CAD文件格式的SL
至于SL首选的3D CAD文件格式,Protolabs接受STL文件。大多数商业CAD系统都可以生成STL文件,这是任何SL机器的本机格式,但是如果您的系统没有这种功能,我们的建议是提交一个中性的文件格式,例如IGES或STEP文件。但是要避开互联网上到处都是的免费软件STL生成器。有些人倾向于创建不完整的STL文件,这意味着额外的返工时间和延迟的生产。
STL格式的一个不幸的限制是,它是无量纲的。这意味着该文件在输出时不包含用于创建3D模型的单元的内部描述。例如,文件可能描述一个尺寸为1.0 x 1.0 x 1.0的盒子,但不知道文件是如何创建的,尺寸可以表示毫米、英寸、厘米甚至米。
一些CAD系统将默认保存在用于建模零件的本地单位中,但其他系统可能选择保存在标准单位中,这可能是不同的。这可能导致对要生产的零件的实际尺寸的混淆。例如,如果零件以毫米为单位建模,而CAD系统设置为以厘米为单位输出模型,则添加的零件会小1倍或10倍。
大多数系统,在保存文件时将允许用户选择选项来验证用于保存文件的设置。在下面的示例截图中(取自AutoCAD Inventor),注意单位的选择框。用户需要检查是否选择了正确的单位,以便在Protolabs中输入正确的单位信息

分辨率设置定义了向文件输出多少细节。由于STL格式用三角形网格表示部件,低分辨率设置可能会创建一个三角形太大的文件。这可能会产生一个带有大切面的文件,可以在你的原型上看到。对于大多数CAD系统,“高”或“精细”的分辨率设置通常会创建高质量的文件。
下图说明了分辨率设置如何影响输出:
SL在设计过程中起着重要的作用。它弥合了数字模型和机械或注塑零件之间的差距,让人们能够在几天内触摸和感受原型设计。从长远来看,可以避免代价高昂的错误,降低开发成本,打造更好的产品。
看看protolabs.com/en-gb了解更多关于立体平版印刷和关键设计准则制造更好的SL零件。