Stereolitograafia

Stereolitograafia (SL/SLA) on kolmemõõtmelise printimise tehnoloogia, kus kasutatakse kihtide loomiseks ja kõvendamiseks fotopolümeersete vaikude fotokeemilisi protsesse.

 Ajalugu 
Stereolitograafia tehnoloogia töötati välja 1980. aastatel. Kuigi esimestena üritasid protsessi patenteerida prantslased Alain Le Mehaute, Olivier de Witte ja Jean Claude André, lükati nende taotlus tagasi.

1984. aastal taotles sellele tehnoloogiale patenti ameeriklane Chuck Hull, kes populariseeris ka terminit "stereolitograafia". Hulli patendis kirjeldatud tehnoloogia kasutas fotopolümeerse vaiguga vanni pinnale suunatud kontsentreeritud ultraviolettvalguse kiirt, et joonistada välja soovitud kujund kiht kihi haaval, alustades eseme põhjast. See patenditaotlus rahuldati 1986. aastal ning Chuck Hull asutas maailma esimese 3D-printimise firma 3D Systems, tehnoloogia laiemale avalikkusele tutvustamiseks.

 Tööpõhimõte 
pisi|Skeem inverteeritud stereolitograafia meetodit kasutavast printerist. Laseri või projektori (a) abil valgustatakse vanni läbipaistva põhja (c) peal olevat fotopolümeerset vaiku (b), mis selle tulemusena moodustab kõva kihi. Prinditavat objekti (d) tõstetakse iga kihi valmimisel kihi võrra kõrgemale liigutades alusplatvormi (e).
Tavaline stereolitograafial põhinev 3D-printer kasutab kihtide väljajoonistamiseks UV-laserit, mille fookus suunatakse fotopolümeerset vaiku sisaldava vanni pinnale. Raalprojekteerimise (CAM/CAD) teel genereeritud keha joonistatakse UV-laseriga kiht kihi haaval vanni pinnale. Kuna fotopolümeerid on tundlikud UV-valguse suhtes tekib niiviisi vanni pinnale tahke polümeeri kiht. Iga kihi valmimisel langetatakse detail sügavamale vaiguvanni ning ühtlustatakse vanni pealispind, et alustada uue kihi joonistamist. Protsessi korratakse kuni objekti valmimiseni. Lõppviimistlusena tuleb prinditud objekti pesta lahustiga, et eemaldada vedelad polümeerijäägid.

Stereolitograafial põhinev printer võib ka olla inverteeritud, mis puhul on vaiguga täidetud vanni põhi läbipaistev ning printimine toimib vanni põhjas, kusjuures detail koos alusplatvormiga liigub vannis alt üles. Sellisel viisil printimisel ei ole detaili kõrgus piiratud vanni sügavusega, vaid vannis oleva polümeerse vaigu kogusega kuna vaid vanni põhi peab olema kaetud vaiguga. Selline lahendus on rohkem levinud väiksemates SLA-printerites, samas kui tööstuslikult kasutatakse inverteerimata lahendusi. 

Laserite asemel võib SLA-printerites kihte luua ka projektori või LCD-ekraani abil võimaldades terve kihi korraga loomist.

Stereolitograafias kasutatavad fotopolümeersed vaigud on laialdaselt kättesaadavad ning materjalil eri omaduste saavutamiseks võib neid ka soovi korral kombineerida. Eri ainete kontsentratsioonidega vaikudel võivad olla väga erinevad omadused. Levinud vaikude liigitus on järgmine:

 Standardsed vaigud – üldotstarbeliseks kasutuseks
 Mehaanilised vaigud – kindlate mehaaniliste omaduste saavutamiseks
 Meditsiinilised vaigud – kasutuseks hambaravis ja muudel meditsiinilistel otstarvetel
 Valatavad vaigud – vähese tahmasisalduse tagamiseks valuvormimisel

 Eelised ja puudused 
Stereolitograafia põhiliseks eeliseks teiste 3D-printimise tehnoloogiate osas on selle kiirus. Kuigi valmimisaeg oleneb detaili keerukusest ja suurusest saab üldiselt peaaegu iga disaini luua vähem kui päevaga. Valminud detaile on võimalik lõiketöödelda ning kasutada valuvormides olenevalt kasutatud materjali omadustest. Stereolitograafia meetodil prinditud detailidel on ka tavalisest kõrgem pinnakvaliteet.

Stereolitograafia peamiseks miinuseks on maksumus. Kuigi viimasel ajal on fotopolümeersete vaikude hind langenud, maksab liiter umbes 40 USD. Professionaalne SLA-printer võib maksta kuni 250 000 USD. Alates 2012. aastast on kasvav avalikkuse huvi inspireerinud firmasid looma odavamaid ja tavakasutajaile kergemini kättesaadavaid lahendusi. Alates 2016. aastast on liigutud ka rohkem kõrgresolutsiooniliste LCD-paneelide poole, mis on vähendanud printerite maksumust veel enamgi. Veel üheks miinuseks on vajadus järeltöötlemise järele. Reageerimata fotopolümeerne vaik tuleb eemaldada ning prinditud ese võib vajada lisakõvendamist UV-valguse käes.

 Kasutus 
Stereolitograafia on meditsiinis kasutusel juba 1990. aastatest; selle abil luuakse näiteks harjutus- ja õppematerjale. SLA-printereid kasutatakse ka proteeside prototüüpimisel ja tootmise abistamiseks.

Lisaks meditsiinivaldkonnale kasutatakse SLA-printereid ka tööstuses, kuna printimisprotsess on kiire ja suhteliselt odav.

 Viited 

Kategooria:Printerid
Kategooria:Automaatika