Online kurs: Brza izrada prototipa. Mašinski fakultet Univerziteta u Nišu. Realizacija: Miroslav Trajanović. Kompletan online kurs je objavljen ovde: http://ekursevi.masfak.ni.ac.rs:9000/courses/course-v1:MEF+OKAT+2018-19_S2/course/

1. ADITIVNE TEHNOLOGIJE BAZIRANE NA
FOTOPOLIMERIZACIJI
Postupak
Dr Miroslav Trajanović
Univerzitet u Nišu, Mašinski fakultet u Nišu
Katedra za proizvodno informacione tehnologije
LIPS – Laboratorija za inteligentne proizvodne sisteme

2. Fotopolimerizacija
• Fotopolimerizacija je tehnika koja koristi vidljivo
ili ultravioletno svetlo da inicira i proširi proces
polimerizacije kojom se stvaraju linearne ili
ukrštene polimerne strukture.
• Materijali koji pod uticajem svetlosti
očvršćavaju se nazivaju fotosenzitivni tečni
monomeri i polimeri
• Ovi materijali su poznati i pod nazivom smole
• Za očvršćavanje se koristi laserski zrak ili jak
izvor ultra violetne (UV) svetlosti

3. Stereolitografija
• Aditivna tehnologija kojom se proizvod stvara
uzastopnim očvršćavanjem susednih slojeva objekta
se naziva stereolitografija
• Stereolithography – SLA
• Izraz stereolitografija ima koren u tri grčke reči:
stereo (čvrsto telo), litho (kamen), and graphien
(pisati).
• Istorijski gledano, SLA je bila prva AT
• Postoje dve SLA metode:
– Laserska litografija
– Metoda bazirana na foto maskama

4. Istorija SLA
• Chuck Hull je 1986 prijavio patent
• 1987 kompanija 3D Systems proizvela
prvu SLA mašinu
• SLA je tehnologija koja je započela eru
AT
• 3D Systems je isporučio prvi proizvodni
sistem 1989. godine.
C.W. Hull. Apparatus for production
of three-dimensional objects by
stereolithography,
US Patent 4575330, 1986

5. Princip proizvodnje tehnologijom
Stereolitografije

6. Princip proizvodnje
tehnologijom stereolitografije
Izvor: https://www.idcmodels.com/
https://www.youtube.com/watch?v=BUfh5wxj3qA

7. Princip obrnute SLA
a) Izvor svetlosti – laser ili DLP
b) Rezervoar sa tečnim
fotopolimerom
c) Providno dno rezervoara
d) Očvrsnut fotopolimer
e) Pokretna platforma koja se
pomera naviše za debljinu
sloja nakon očvršćavanja
jednog sloja.
Potrebno je mnogo manje
fotopolimera nego kod klasične SLA
Scopigno R., Cignoni P., Pietroni N., Callieri M., Dellepiane M. (2017). "Digital
Fabrication Techniques for Cultural Heritage: A Survey". Computer Graphics Forum 36
(1): 6 –21. DOI:10.1111/cgf.12781.

8. Princip obrnute SLA kompanije
Formlabs
Izvor: https://www.youtube.com/watch?v=yW4EbCWaJHE

9. DLP stereolitografija
• DLP – Direct Light Processing
• Umesto osvetljavanja smole usmerenim zrakom,
osvetljava se odjednom cela površina režnja – foto maska
• DLP se zasniva na matrici mikro ogledala, veličine 8 x 8
mikrona. Svakom ogledalu odgovara jedan piksel
• Ogledalo može da se rotira i onda ne osvetljava smolu
• Višestruko brža izrada proizvoda
Piksel
Mikro ogledalo

10. Primer noseće strukture
Noseća
struktura -
potpore

11. Izobličenje modela
• Tokom procesa očvršćavanja, tečni polimer postaje
gušći i dolazi do skupljanja smole.
• Ovo može prouzrokovati krivljenje (pojavu talasastih
nabora) ako se novi sloj nanese na predhodne
slojeve čije su se površine već podigle naviše tokom
očvršćavanja smole.
• Rešenje: nove epoksi smole, koje su pokazale da se
manje stežu od akrilnih smola
• SLA delovi mogu pokazati deformacije usled
nehomogenih napona izazvanim procesima
skeniranja i izrade.
• Da bi se smanjio ovaj uticaja potrebno je da se
pravac rasterizacije narednog sloja zarotira za 90o.

12. Očvršćavanje u UV pećima
• Da bi se skratilo vreme gradnje jednog sloja,
laserski zrak ide po putanji koja je slična
gruboj šrafuri poprečnog preseka.
• Između linija šrafure, ostaje neočvrsnuta
smola koja očvršćava u postupku
postočvršćavanja u UV pećima.
• Ako se ostavi više smole da očvršćava u peći
povećava se skupljanje i deformisanje.
• S druge strane, ostavljajući deo polimera da
neotvrdne čak ni u peći smanjuje se pojava
talasastih nabora, tako da potpuna laserska
obrada nije poželjna.

13. Ultravioletna peć

14. Prednosti SLA
• Neprekidan rad. Mašine za SLA se mogu koristiti
stalno i bez nadzora.
• Dobra podrška korisniku. Kompjuterizovan proces
služi korisniku kao dobra podrška.
• Moguće razne radne zapremine. Razne SLA mašine
imaju radne zapremine od malih do velikih, shodno
potrebama raznih korisnika.
• Vodonepropustljivost. Zbog homogenosti materijala,
proizvodi načinjeni SLA tehnologijama su
vodonepropustivi.

15. Prednosti SLA
• Izotropne osobine materijala u X, Y i Z
pravcu
• Dobra preciznost. Pored dobre preciznosti,
omogućuje izradu sitnih detalja i ima glatku
površinu (osim na mestima gde ima
oslonaca).
• Mala odstupanja dimenzija u odnosu na
geometrijski model.
• Kvalitet površine. Najbolji završni kvalitet
od svih AT se dobija SLA postupkom.
• Širok izbor materijala. Postoje razni
materijali, od onih opšte do specijalne
namene.

16. Nedostaci SLA
• Zahteva oslonce. Delovi koji imaju prepuste i
useke moraju imati kompleksne strukture za
oslanjanje koje se izrađuju zajedno sa
modelom.
• Zahteva postprocesiranje. Postprocesiranje
uključuje uklanjanje oslonaca i drugog
neželjenog materijala, što je zamorno,
vremenski zahtevno i može naneti štetu modelu.
• Dobijeni model je potrebno oprati rastvaračem
kako bi se vlažna smola sprala sa modela
• Vidljiva oštećenja na mestima spoja izradka i
uklonjenih oslonaca

17. Nedostaci SLA
• Zahteva naknadno očvršćavanje. Često
je potrebno da se predmet naknadno
očvršćava nakon izrade, da bi se
polimerizacija odigrala u potpunosti i da bi
se ojačala struktura predmeta.
• Toksičan materijal. Monomeri koji se
koriste za SLA su često toksični, i sa njima
se mora rukovati pažljivo. Neophodna je
dobra ventilacija prostorije i posebne mere
opreza pri vađenju izrađenih delova i
prenošenja do komore za naknadno
očvršćavanje.

18. Primena SLA
• Za izradu konceptualnih modela
• Za izradu marketinških modela
• U zubarstvu
• Za proizvodnju alata za izradu nakita
• Za izradu steznih alata

19. Hvala na pažnji