Лазерная стереолитография

Технология лазерной полимеризации наиболее широко используется в разрабатываемых и серийно выпускаемых в настоящее время установках и получила название "лазерной стереолитографии" (Laser Stereolithograрhy). Суть ее состоит в послойном изготовлении трехмерных объектов из отверждаемой лазерным излучением жидких полимерных композиций (фактически это очень текучая эпоксидная смола). С помощью этой технологии спроектированный на компьютере трехмерный объект выращивается из жидкой фотополимеризующейся композиции (ФПК) последовательными тонкими (0.1-0.2 мм) слоями, формируемыми под действием лазерного излучения на подвижной платформе, погружаемой в ванну с ФПК (Рис. 4.3). Лазерная стереолитография позволяет в кратчайшие сроки (от нескольких часов до нескольких дней) пройти путь от конструкторской или дизайнерской идеи до готовой модели вашей детали.

Максимальные размеры изготавливаемых объектов обычно не могут превышать 800..1000мм. Выращивая детали по частям, можно создать модели и больших размеров. Точность изготовления составляет 0.1 мм. Шероховатость получаемой поверхности без какой-либо обработки не превышает 100 мкм. Отвержденная ФПК легко полируется. Прочность готовых деталей сравнима с прочностью изделий из отвержденных эпоксидных смол. Готовые модели выдерживают нагрев до 100^oС без изменений формы и размеров.

Объекты, созданные методом лазерной стереолитографии, могут быть использованы:

- как конструкторские и дизайнерские прототипы при создании макетов изделий и сборок;

- в качестве формообразующей оснастки при различных видах точного литья;

- для изготовления формообразующей оснастки из других материалов по созданным моделям;

- как мастер-модели при изготовлении электродов для электроэрозионной обработки;

Рис. 5.3 – Деталь, полученная методом стереолитографии
(макет модуля "Квант" орбитальной станции "Мир")

- для исследовательских работ;

- при восстановлении объектов по данным рентгеновской, акустической или ЯМР-томографии для медицины, криминалистики, археологии и др.

Замысел конструктора	Эскизный проект
Компьютерная 3D модель	Модель для продувки, полученная методом стереолитографии

Рис. 5.4 – Применение стереолитографии при проектировании
самолета С-37 "Беркут".

Последнее применение стереолитографии является одним из наиболее востребованных. Например, в медицине таким образом изготавливаются индивидуальные протезы, а в археологии очень хрупкие древние находки сканируются 3D-сканером и на основе полученной 3D модели создается точная копия из ФПК. Поскольку 3D сканер действует бесконтактно либо с совершенно незначительным усилием, прилагаемым к объекту, нет риска повреждения ценных экспонатов.

К недостаткам стереолитографии следует отнести низкую производительность метода (время создания одной детали может составлять десятки часов), относительно высокую стоимость оборудования и полимера, высокая трудоемкость работы с жидким полимером.

На Рис. 4.4 показан один из примеров применения стереолитографии в ОКБ им. Сухого при проектировании нового российского истребителя с обратной стреловидностью крыльев С-37 "Беркут". На основе замысла конструктора был создан эскизный проект, задавший общую аэродинамическую компоновку машины. Затем на основе проекта была построена 3D модель самолета. С 3D модели методом стереолитографии была изготовлена масштабная пластиковая модель, без какой-либо доработки пригодная для продувок в аэродинамической трубе. Традиционная методика в таких случаях предполагает длительное, трудоемкое и неточное изготовление деревянного макета.