Breve introdução ao processo de fabricação de prototipagem rápida de impressão tridimensional
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Esse método de moldagem é uma das pesquisas mais profundas do mundo, a tecnologia mais madura e o método de prototipagem rápida mais amplamente utilizado. Em 1984, a tecnologia de impressão tridimensional ainda estava em fase de pesquisa de laboratório. Em 1988, o primeiro sistema de manufatura operacional foi comercializado. Em 1989, a American Chryster aplicou esta tecnologia pela primeira vez na prática de engenharia, mas não recebeu atenção suficiente até 1992.
1) Princípio do processo
SLA-Stereolithagraphy Apparatus, também conhecido como estereolitografia, fotocura, etc. O princípio básico do processo (mostrado na Figura 4) é usar CAD para executar a geometria 3D do protótipo requerido, gerar arquivos de dados e processar o modelo de superfície. As superfícies interna e externa do modelo são discretizadas por pequenos triângulos, e o formato de arquivo STL (Stereolithography), que é comumente usado em sistemas de manufatura de prototipagem rápida e padrões padrão da indústria, é obtido. O modelo é cortado pelo processamento de distâncias equidistantes ou desiguais para formar uma série de folhas de seção transversal horizontais paralelas de baixo para cima, ou seja, o modelo de superfície é cortado em uma série de seções transversais por um computador. O caminho ótimo, incluindo o caminho do perfil de seção transversal e o caminho de varredura interno, é gerado para cada fatia por um algoritmo de linha de varredura. Ao mesmo tempo, o modelo é posicionado no sistema de moldagem para projetar a estrutura de suporte.
A informao de fatia e a informao de caminho gerada s utilizadas como um ficheiro de comando (ficheiro CLI) para controlar a muina de moldagem, e programada uma muina de entrega de comando de controlo numico de cada nel. Quanto mais fina a camada, maior a precisão da peça resultante, e a delaminação de espessura desigual é usada para acelerar o processo de conformação.
O feixe de laser na máquina de formação de laser é escaneado pelo comando de controle numérico, de modo que a resina fotossensível líquida contida no recipiente é solidificada e unida camada por camada. O processo de cura começa com a primeira camada de líquido na plataforma de trabalho. Quando a primeira camada é curada, a plataforma de trabalho é baixada por uma distância ao longo do eixo Z (isto é, espessura da camada, levando em consideração fatores de processo e material), de forma que uma nova camada de resina líquida seja coberta. No topo da camada curada, uma segunda camada de cura é executada. Repita este processo até que a camada final seja curada e uma entidade protótipo 3D seja gerada. A resina fotossensível líquida contida no tanque de armazenamento líquido solidificará em uma determinada área em um determinado comprimento de onda (tal como 325 nm) e irradiação de laser ultravioleta de intensidade para formar um ponto de solidificação. No início da formação, a plataforma de trabalho está a uma certa profundidade abaixo do nível do líquido, como 0,05 a 0,2 mm. O ponto de laser focalizado é varrido ponto por ponto na superfície do líquido de acordo com as instruções do computador, isto é, ponto por ponto. A resina que não foi irradiada com luz laser após uma camada de varredura ainda estava líquida. Em seguida, a estrutura de elevação aciona a plataforma e, em seguida, desce a um nível. A camada recém-formada é coberta com uma camada de resina e depois escaneada para uma segunda camada para formar uma nova camada de processamento e firmemente conectada com a porção solidificada.
Para uma máquina de moldagem que digitaliza com um espelho de deflexão a laser, a distância focal e o tamanho do ponto líquido mudam à medida que o feixe de laser é defletido, o que afeta diretamente a cura da camada fina. Para compensar as alterações na distância focal e no tamanho do ponto, a velocidade de varredura do feixe de laser também deve ser ajustada em tempo real. Além disso, a velocidade de digitalização de cada camada fina também deve ser ajustada de acordo com a espessura da camada do material a ser processado (variação da espessura da camada).
2) Composição do sistema
Normalmente, um sistema de impressão tridimensional consiste em um laser, um dispositivo de movimento XY ou um scanner de deflexão a laser, um polímero líquido fotossensível, um recipiente de polímero, um software de controle e uma mesa de elevação.