Harts 3D-utskrift

Användningsområden och viktiga fördelar

Många inom tillverkningsindustrin förknippar termen "rapid prototyping" med uppfinningen av stereolitografi (SLA). Denna hartsbaserade tryckprocess kommersialiserades för första gången 1986 och blev snart en favorit bland produktutvecklare som letade efter snabba och exakta 3D-modeller av sina konstruktioner.

Konkurrerande tekniker följde snabbt efter med en mängd olika material, inklusive icke-hartser, och idag har konstruktörer ett urval av snabba prototypalternativ till sitt förfogande. Populära 3D-utskriftstekniker utan harts inkluderar FDM (fused deposition modeling), selektiv lasersintring (SLS) och Multi Jet Fusion (MJF), samt flera nyare SLA-varianter. Frågan blir då: Vilken är bäst för min applikation?

Vad är harts 3D-utskrift?
Harts 3D-utskrift är ett paraplybegrepp som används för att beskriva additiv tillverkningsteknik som bygger delar av ett flytande fotopolymerharts som härdar eller "härdar" när det utsätts för en ljuskälla.

Omvänt smälter filamentbaserade skrivare som FDM en spole av plastfilamentråvara för att skapa delar lager för lager, medan pulverbaserade skrivare (SLS och MJF) smälter pulverpartiklar med hjälp av en laser, fixeringsmedel eller annan värmekälla.

Vi kommer att utforska detaljerna bakom de olika hartsbaserade processerna inom kort, men alla har några gemensamma egenskaper. Främst bland dem är högre upplösning och finare detaljer jämfört med filament- eller pulverskrivare, med mindre av den "trappstegning" som är vanlig vid 3D-utskrift. Detta beror på exakt kontroll av ljuskällan och förmågan att generera tunnare lager, vilket ger jämnare finish än alternativen. Dessutom kräver dessa delar mindre efterbearbetning än de som tillverkas med de andra metoderna, vilket minskar delkostnaden och förbättrar noggrannheten.

På grund av detta är hartsbaserad 3D-utskrift ofta den föredragna metoden för delar med intrikata mönster, såväl som små eller miniatyrdelar och de med fina egenskaper. Några prototyper och användningsfall för stereolitografi med låg volym inkluderar:

• Patientspecifika kirurgiska guider
• Tandskenor
• Smyckesformar och smyckesmönster
• Knoppar och kåpor för bilindustrin
• Elektroniska kapslingar

Hur fungerar olika harts 3D-skrivare?
Trots dess många användningsområden och tillämpningar är det viktigt att förstå mekaniken bakom de olika typerna av hartsbaserad 3D-utskrift. Här är en kort översikt över några av de tillgängliga teknikerna, följt av några överväganden för var och en:

Stereolitografi (SLA)
SLA, den additiva tillverkningens farfar, har inte suttit på sina 3D-printade lagrar under de senaste 40 åren, och dagens maskiner är mycket snabbare och mer exakta än sina föregångare. Som sagt, alla förlitar sig på en ultraviolett (UV) laser för att spåra konturerna och insidan av varje lager och härda det flytande hartset när det går. När varje "skiva" är klar sjunker byggplattformen något, färskt harts dras över den härdade ytan och processen upprepas tills bygget är klart. Återigen är mycket fina detaljer möjliga, om än vid lägre hastigheter än de andra hartsbaserade processerna.
PolyJet (på engelska)

Föreställ dig en bläckstråleskrivare som, i stället för bläck, deponerar ett flytande fotopolymerharts på en byggbricka, och när varje lager är klart passerar ett UV-ljus över huvudet och härdar hartset. PolyJet är en av få AM-tekniker som stöder flera typer av material i en enda byggnad, inklusive ett vaxliknande stödmaterial som tvättas bort från det färdiga arbetsstycket när det lämnar byggkammaren. Denna funktion gör det möjligt för konstruktörer att skapa prototyper som kombinerar två färger eller hårdheter (hårdhet), vilket gör den idealisk för flexibla delar som packningar och tätningar.

Material som används i harts 3D-utskrift
Dessa skrivare kan också bearbeta hartser som uppvisar olika egenskaper, vilket gör att de kan användas i ett brett spektrum av applikationer. Bland dem finns mjuka och mjuka silikonliknande material, hartser som blir hårda och värmebeständiga som keramik när de härdas, arbetshästhartser för allmänt bruk som efterliknar ABS eller polypropen (PP) och polykarbonatliknande hartser som ger klara eller genomskinliga delar med hög styvhet. Som jämförelse är SLS- och MJF-skrivare utan harts huvudsakligen begränsade till nylon och PP, medan FDM kan skriva ut en mängd olika termoplastiska material, om än inte i närheten av konkurrenternas noggrannhet eller hastighet.

Det är viktigt att notera att hartser kräver noggrann förvaring, vanligtvis borta från ljus och vid kontrollerade temperaturer. Och eftersom de innehåller flyktiga organiska föreningar (VOC) måste de användas i välventilerade utrymmen, och kontakt med mänsklig hud bör också undvikas.

Hartser är i allmänhet dyrare än filament och pulver och är ofta proprietära för 3D-skrivartillverkaren. Men med tanke på de många tillgängliga materialen och de robusta fysiska egenskaperna är kostnadsdeltat ofta sekundärt i förhållande till produktens prestanda.

Jämförelse av industriella och stationära harts 3D-skrivare
De som läser detta kanske tittar på den relativt låga kostnaden för skrivbordsskrivare och undrar: varför inte ta kontroll över vårt prototypöde och köpa vår egen maskin? Det är säkert möjligt och vissa företag har gjort just det, även om många snabbt har insett att skrivare av industriell kvalitet vanligtvis ger högre precision och jämnare ytfinish, för att inte tala om betydligt högre hastighet och byggvolymer.

Industriella skrivare erbjuder också ett mer omfattande materialurval än stationära maskiner. Detta är sannolikt inte en stor skillnad för grundläggande prototyparbete, men när det gäller funktionstestning är det viktigt att komma så nära slutanvändningsmaterialet som möjligt. Och återigen, alla hartser som används måste förvaras på rätt sätt och konsumeras inom sin begränsade hållbarhet.

Men den kanske största anledningen till att "gå industriellt" är erfarenhet. Ett exempel på detta kommer från Daniel Lubiner, en speciallärare som arbetar med blinda och synskadade barn, som stötte på problem med att ta sin BrailleDoodle-design från papper till prototyp. Efter att ha investerat i flera iterationer som inte uppfyllde enhetens krav på noggrannhet eller ytfinish vände han sig till oss för att få hjälp. 3D-utskriftsteamet använde industriell SLA för att tillverka prototypens tre huvudkomponenter av ABS-liknande plast, varav några har så små egenskaper som 0,0508 mm.

Ett annat exempel? Det nystartade företaget UVision360 använde sig av SLA med mikroupplösning och MicroFine Green härdplast från Protolabs för att bygga miniatyrdelar till sitt hysteroskopisystem Luminelle. På så sätt kunde det lilla företaget undvika cirka 200 000 pund i verktygskostnader och minska utvecklingscykeln med flera månader.

I dessa och andra fall kunde företagen ha antagit att det skulle vara "tillräckligt bra" att investera några tusen pund i en stationär SLA-skrivare för deras prototypändamål. De skulle dock ha fel. Som många nybörjare har upptäckt finns det mycket mer i framgångsrik 3D-utskrift än utrustningen, och det är bara genom omfattande erfarenhet och en hel del eldprov som företag behärskar denna djupt tekniska process.

Efterbehandling för harts 3D-utskrifter
Hartsbaserad 3D-utskriftsteknik har flera andra gemensamma nämnare. Den främsta av dem är behovet av byggstöd, som måste tas bort efter utskrift. Som tidigare föreslagits kan det vara ganska enkelt att ta bort stöd med PolyJet-processen - tvätta bara delarna - medan SLA-delar kräver lite mer ansträngning, nämligen att bryta bort stöden och använda lite sandpapper för att jämna ut den resulterande nubben.

Andra potentiella efterbehandlingsalternativ inkluderar ångutjämning, färgning, dekalering, målning och texturering, som alla också är tillgängliga med Protolabs andra tjänster för 3D-utskrift av polymerer.

Observera att inte alla dessa efterbehandlingsalternativ är tillgängliga för alla utskriftsprocesser.

Sammanfattningsvis levererar var och en av dessa hartsbaserade 3D-utskriftsprocesser högkvalitativa delar med fina detaljer och överlägsen noggrannhet – beslutet om vilken som är mest lämplig för din applikation beror på många faktorer, bland annat delstorlek, kvantitet, materialtillgänglighet och många andra överväganden som bäst granskas med en av våra 3D-utskriftsexperter.

Du når oss på +46 (0) 8408 391 86 eller customerservice@protolabs.se

6/5/2024 - Industritorget

Contact information

Protolabs

08408 391 86

View homepage

Send Email

Contacts

Links

Videos

Map

Print
Send tip

Mailing address
Halesfield 8
TF74QN Telford

Region
United Kingdom

Organization id:
5366160

Founded: Not specified
Employees: Not specified

Contacts

Links

Videos

Map

Welcome to Protolabs!

The company was founded in 1999 by Larry Lukis, a successful entrepreneur and computer geek. He wanted to radically reduce the time required to produce injection molded prototype parts.

His solution was to automate the traditional production process by developing complex software that communicated with a network of mills and presses. As a result, plastic and metal parts could be produced in a fraction of the time it had previously taken.

How we can help
Faster product development, reduced costs and optimized supply chain with 3D printing, CNC machining and injection molding enabled by technology.

Welcome to contact us!

Send rfq