In li-tô lập thể

in SLA với các thành phần khác nhau để mô phỏng sản phẩm cuối cùng.]]
In li-tô lập thể (SLA hoặc SL; còn được gọi là thiết bị in li-tô lập thể, chế tạo quang học, đông đặc quang học hoặc in nhựa) là một dạng công nghệ in 3D được sử dụng để tạo mô hình, nguyên mẫu, mẫu và sản xuất các bộ phận theo từng lớp bằng cáchquang trùng hợp polyme, một quá trình mà ánh sáng gây ra chuỗi các phân tử liên kết, tạo thành các polyme. Những polyme đó tạo thành vật thể rắn ba chiều. Nghiên cứu trong lĩnh vực này đã được tiến hành trong những năm 1970, nhưng thuật ngữ này được Chuck Hull đặt ra vào năm 1984 khi ông nộp đơn xin cấp bằng sáng chế về quy trình này năm 1986. Có thể sử dụng in li-tô lập thể để tạo ra những thứ như nguyên mẫu cho sản phẩm trong thiết kế ban đầu, các mô hình y tế và phần cứng máy tính cũng như nhiều ứng dụng khác. Tuy in li-tô lập thể nhanh và có thể sản xuất được hầu hết các thiết kế nhưng nó cũng khá đắt tiền.

Lịch sử
In li-tô lập thể hay in "SLA" là công nghệ in 3D sớm và được sử dụng rộng rãi. Đầu những năm 1980, nhà nghiên cứu Nhật Bản Hideo Kodama lần đầu tiên phát minh ra phương pháp tiếp cận theo lớp hiện đại đối với phép lập thể bằng cách sử dụng ánh sáng cực tím để đông cứng các polyme cảm quang. Năm 1984, ngay trước khi Chuck Hull nộp bằng sáng chế, Alain Le Mehaute, Olivier de Witte và Jean Claude André đã nộp một bằng sáng chế cho quá trình in li-tô lập thể. Đơn xin cấp bằng sáng chế của các nhà phát minh Pháp đã bị Công ty General Electric của Pháp (nay là Alcatel-Alsthom) và CILAS (The Laser Consortium) từ bỏ. Le Mehaute tin rằng việc từ bỏ phản ánh một vấn đề với sự đổi mới ở Pháp.

Tuy nhiên, thuật ngữ "in li-tô lập thể" được Chuck Hull đặt ra vào năm 1984 khi ông nộp bằng sáng chế cho quá trình này. Chuck Hull được cấp bằng sáng chế in li-tô lập thể như một phương pháp tạo ra các đối tượng 3D bằng cách liên tục "in" các lớp mỏng của một đối tượng bằng cách sử dụng một phương thức đông cứng bằng tia cực tím, bắt đầu từ lớp dưới cùng đến lớp trên cùng. Bằng sáng chế của Hull mô tả một chùm tia tử ngoại tập trung tập trung vào bề mặt của một thùng chứa đầy chất lỏng polyme cảm quang. Chùm tia được tập trung vào bề mặt của chất lỏng photopolymer, tạo ra mỗi lớp của đối tượng 3D mong muốn bằng cách liên kết ngang (tạo liên kết giữa các phân tử trong polyme). Nó được phát minh với mục đích cho phép các kỹ sư tạo ra nguyên mẫu thiết kế của họ theo cách hiệu quả hơn. Sau khi bằng sáng chế được cấp vào năm 1986,

Thành công của in li-tô lập thể trong ngành công nghiệp ô tô cho phép in 3D để đạt được trạng thái công nghiệp và công nghệ tiếp tục cho thấy những ứng dụng sáng tạo trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu. Các nỗ lực đã được thực hiện để xây dựng các mô hình toán học của các quy trình in li-tô lập thể và để thiết kế các thuật toán để xác định xem một đối tượng đề xuất có thể khóa được xây dựng bằng cách sử dụng in 3D hay không.

Công nghệ
In li-tô lập thể là một quá trình sản xuất bồi đắp hoạt động bằng cách tập trung tia cực tím (UV) vào một thùng nhựa cảm quang. Với sự trợ giúp của các  phần mềm hỗ trợ sản xuất bằng máy tính hoặc hỗ trợ thiết kế bằng máy tính (CAM / CAD), laser UV được sử dụng để vẽ một thiết kế hoặc hình dạng được lập trình sẵn trên bề mặt của thùng nhựa cảm quang. Nhựa cảm quang nhạy cảm với ánh sáng cực tím, vì vậy nhựa được quang hóa rắn  và tạo thành một lớp đơn của đối tượng 3D mong muốn. Sau đó, nền tảng xây dựng hạ xuống một lớp và một lớp nhựa lỏng mới tiếp tục nằm trên đỉnh của bể chứa.

Nó cũng có thể in các đối tượng "từ dưới lên" bằng cách sử dụng một thùng với một đáy trong suốt và tập trung tia cực tím hoặc laser trùng hợp màu xanh đậm chiếu ngược lên từ đáy thùng. để tạo mô hình 3D chính xác của các khu vực giải phẫu khác nhau của bệnh nhân, dựa trên dữ liệu từ quét máy tính. Mô hình y tế liên quan đến việc thu CT, MRI hoặc các phương pháp quét khác đầu tiên. Dữ liệu này bao gồm một loạt các hình ảnh cắt ngang giải phẫu người. Trong những hình ảnh này, các mô khác nhau xuất hiện dưới dạng các mức xám khác nhau. Chọn một loạt các giá trị màu xám cho phép các mô cụ thể được phân lập. Sau đó, một vùng quan tâm được chọn và tất cả các điểm ảnh được kết nối với điểm đích trong phạm vi giá trị màu xám đó sẽ được chọn. Điều này cho phép chọn một cơ quan cụ thể. Quá trình này được gọi là phân đoạn. Sau đó, dữ liệu được phân đoạn có thể được dịch sang định dạng phù hợp với in li-tô lập thể. Trong khi in li-tô lập thể thường chính xác, độ chính xác của một mô hình y tế phụ thuộc vào nhiều yếu tố, đặc biệt là người vận hành thực hiện phân đoạn một cách chính xác. Có những lỗi tiềm năng có thể xảy ra khi tạo mô hình y tế sử dụng in li-tô lập thể nhưng có thể tránh được nếu được thực hành nhiều và được đào tạo tốt.

Các mô hình lập thể được sử dụng như một trợ giúp để chẩn đoán, lập kế hoạch trước phẫu thuật và thiết kế và sản xuất cấy ghép. Điều này có thể liên quan đến việc lập kế hoạch ví dụ và tập luyện đục xương. Các bác sĩ phẫu thuật sử dụng các mô hình để giúp lên kế hoạch phẫu thuật nhưng các chuyên viên phục hình và kỹ thuật viên cũng sử dụng các mô hình như một sự trợ giúp cho việc thiết kế và sản xuất các bộ cấy ghép phù hợp. Các mô hình y tế thường được sử dụng để giúp đỡ trong việc xây dựng các tấm Cranioplasty ví dụ.

Tạo mẫu
In li-tô lập thể thường được sử dụng cho các bộ phận tạo mẫu. Đối với một mức giá tương đối thấp, In li-tô lập thể có thể tạo ra các nguyên mẫu chính xác, ngay cả các hình dạng bất thường. Các doanh nghiệp có thể sử dụng các nguyên mẫu đó để đánh giá thiết kế sản phẩm của họ hoặc công khai cho sản phẩm cuối cùng.

Ưu nhược điểm

Ưu điểm
Một trong những ưu điểm của stereolithography là tốc độ của nó; các bộ phận chức năng có thể được sản xuất trong vòng một ngày. và có thể sử dụng để làm mẫu cho ép phun hoặc các quá trình đúc kim loại khác. Gần đây, sự quan tâm của công chúng đối với in 3D đã truyền cảm hứng cho thiết kế của một số máy SLA tiêu dùng có thể có giá $ 3,500 hoặc ít hơn, chẳng hạn như Ilios Photon 2 của Ilios 3D, Form 2 bởi Formlabs hoặc Nobel 1.0 của XYZPrinting. Ngoài ra còn có giảm chi phí của các loại nhựa polyme cảm quang siêu dẻo

.

Xem thêm

Mô hình lắng đọng nóng chảy (FDM)
Thiêu kết laser chọn lọc (SLS)
Biến dạng tạo hình bằng nhiệt

Tham khảo

Nguồn

Liên kết ngoài

Rapid Prototyping and Stereolithography animation – Animation demonstrates stereolithography and the actions of an SL machine
Video of micro-stereolithography for biomedical applications
Tour of a rapid prototyping company which uses SLA printers, Inside a Chinese 3D Printing Factory - in Shenzhen, China, Strange Parts, Youtube.