În domeniul producției aditive, tehnologia de turnare a rășinii 3D se concentrează pe polimerizarea fotosensibilă, transformând rășina lichidă într-o entitate tri-dimensională cu geometrie complexă și caracteristici fine ale suprafeței prin întărire strat-cu-strat. Acest proces necesită nu numai o înțelegere profundă a mecanismelor de reacție fotochimică, ci și un grad înalt de coordonare în controlul echipamentului, parametrii procesului și post-procesare pentru a asigura atingerea stabilă a preciziei de turnare, a proprietăților mecanice și a calității suprafeței.
Principiile de bază ale fotopolimerizării stau la baza acestui proces. 3Rășinile D conțin fotoinițiatori fotolitici și monomeri sau oligomeri olefinici polimerizabili. Sub lungimi de undă specifice de iradiere cu ultraviolete sau cu lumină vizibilă, inițiatorul se descompune pentru a genera radicali liberi sau cationi, declanșând deschiderea legăturilor duble și formarea unei rețele-încrucișate, determinând transformarea rășinii dintr-o stare lichidă în stare solidă. Acest proces este caracterizat prin acumularea strat-cu-strat, grosimea fiecărui strat fiind determinată de focalizarea sursei de lumină și de strategia de scanare, construind astfel o formă completă strat cu strat. În funcție de sursa de lumină și metoda de proiecție, procesele principale sunt împărțite în stereolitografie (SLA), procesare digitală a luminii (DLP) și fotopolimerizare cu afișaj cu cristale lichide (LCD).
Tehnologia SLA (Surface Mount Laser) folosește un fascicul laser UV pentru a scana suprafața de rășină sau stratul întărit la viteză mare printr-un sistem galvanometru, întărire punct-cu-punct pentru a forma profilul-secțiunii transversale. Avantajele sale constau în dimensiunea mică a spotului laser și poziționarea precisă, obținând o acuratețe dimensională extrem de ridicată și reproducerea detaliilor, făcându-l potrivit pentru suprafețe curbe complexe, microstructuri și matrițe și piese de precizie cu cerințe stricte de calitate a suprafeței. Cheia acestui proces constă în potrivirea puterii laserului, a vitezei de scanare și a raportului de suprapunere, precum și în coordonarea controlului nivelului lichidului și a setărilor pentru grosimea stratului pentru a reduce stresul și deformarea interstratului.
Tehnologia DLP (Digital Micromirror Process) utilizează un dispozitiv digital de microoglindă (DMD) pentru a proiecta întreaga imagine UV pe rezervorul de rășină, întărind întreaga secțiune transversală-într-o singură trecere. Datorită expunerii simultane a întregului strat, viteza sa de formare este semnificativ mai mare decât SLA și oferă o consistență mai bună a stratului, făcându-l potrivit pentru producția de loturi mici până la medii și fabricarea de prototipuri care necesită un finisaj uniform al suprafeței. Cheia acestui proces constă în optimizarea rezoluției proiecției și a uniformității sursei de lumină, precum și în controlul precis al timpului de expunere și al intensității luminii pentru a evita bavurile marginilor și abaterile dimensionale cauzate de supra-întărire sau sub-întărire.
Tehnologia LCD folosește ca mască un ecran LCD cu rezoluție înaltă-combinat cu iluminarea ultravioletă de fundal pentru a obține o expunere strat-cu-strat. Costul echipamentului este relativ mic și este ușor de popularizat. Rezoluția sa este limitată de dimensiunea pixelilor LCD, dar cu parametri rezonabili, poate satisface în continuare nevoile de producție ale majorității prototipurilor cu aspect și pieselor de-precizie medie. Procesul necesită o atenție deosebită rezistenței ecranului la îmbătrânirea ultraviolete, potrivirea lungimii de undă a sursei de lumină și planeitatea filmului de eliberare pentru a reduce distorsiunea și decojirea slabă a stratului intermediar.
Într-un flux general de proces, modelul este mai întâi tăiat și este generat un suport, transformând datele 3D în instrucțiuni de expunere strat-cu-layer. Echipamentul completează apoi automat cicluri de acoperire cu rășină, nivelare, întărire prin expunere, ridicare a platformei și pregătire pentru următorul strat până când se formează întreaga piesă. Selectarea grosimii stratului trebuie să ia în considerare acuratețea și eficiența: grosimea stratului de 0,025–0,1 mm este folosită în mod obișnuit pentru piesele de precizie, în timp ce 0,1–0,2 mm poate fi mărită pentru prototipurile obișnuite pentru a accelera procesul. Energia de expunere este direct legată de adâncimea de întărire; energia insuficientă va avea ca rezultat straturile întărite incomplet, în timp ce energia excesivă crește riscul de contracție, deformare și fragilizare post-întărire.
Post-procesarea este crucială pentru calitatea finală. Părțile turnate inițiale trebuie curățate cu un solvent (cum ar fi izopropanol) pentru a îndepărta rășina neîntărită. Acest proces necesită un control atent al timpului și o acțiune mecanică pentru a evita deteriorarea suprafeței întărite. Un proces secundar de întărire este apoi efectuat într-o cameră UV cu lungimea de undă și doza potrivite pentru a îmbunătăți în continuare legăturile încrucișate și proprietățile mecanice, dar supraexpunerea trebuie evitată pentru a preveni îngălbenirea sau contracția dimensională accelerată. Îndepărtarea structurii suport necesită procese combinate de tăiere, șlefuire și lustruire pentru a obține finisarea și precizia dimensională dorite.
Controlul mediului și al procesului sunt, de asemenea, cruciale. Rășina este sensibilă la temperatură, umiditate și lumină. Mediul de turnare trebuie menținut la o temperatură constantă (20 grade ~ 28 grade ), cu dezumidificare adecvată și ecranare împotriva luminii pentru a preveni pre-întărirea și fluctuațiile de performanță. În ceea ce privește întreținerea echipamentului, rezervorul de rășină trebuie curățat în mod regulat, intensitatea și uniformitatea sursei de lumină verificate și nivelul platformei calibrat pentru a asigura stabilitatea pe termen lung a grosimii stratului și precizia de poziționare.
În general, turnarea cu rășină 3D este un proiect de inginerie de sistem care integrează fotochimia, mecanica de precizie și algoritmi software. Diferite tipuri de procese au propriile lor avantaje în ceea ce privește acuratețea, viteza și scenariile aplicabile; selecția adecvată și optimizarea parametrilor pot maximiza potențialul materialului. Odată cu progresele în tehnologia surselor de lumină, formularea rășinii și controlul inteligent, acest proces va continua să evolueze către o precizie mai mare, o eficiență mai rapidă și o adaptabilitate funcțională mai mare, oferind un suport solid de turnare pentru domenii precum producția de precizie, industriile culturale și creative și modelele medicale.
