SLA (Stereolitography) je prva ikad tehnologija 3D printanja koja se prvi put pojavila 1981. godine, a 1986. godine je odobren prvi ikad patent za SLA. Pročitajte više o povijesti 3D printanja ukoliko Vas zanimaju detalji oko nastanka SLA tehnologije 3D printanja.

SLA je tehnologija kojom se izrađuju 3D objekti polimeriziranjem foto-osjetljivog polimernog materijala, smole. Naravno, ne radi se o klasičnoj smoli, ali se materijale za SLA naziva smolama jer uvelike podsjećaju na njih, pogotovo zbog viskoznosti.

SLA 3D printeri koriste izvor svjetlosti, koji je najčešće UV laser, kako bi polimerizirali smolu i stvorili čvrsti 3D objekt.

Prije no što printanje započne smola se ulijeva u posudicu s prozirnim dnom. Osim lasera, smole i posudice, SLA 3D printeri moraju imati i galvanometre; malena ogledala koja se nalaze na X i Y osi te usmjeravaju lasersku zraku na određena područja prozirnog dna posudice. Također potrebna je i platforma za printanje te dizalo za istu.

Kao što možete i pretpostaviti, 3D printanje na SLA 3D printeru započinje ubacivanjem odgovarajućeg 3D modela u softver kojim se kontrolira 3D printer. Proces 3D printanja započinje spuštanjem platforme za printanje u posudicu sa smolom. Platforma se spušta sve dok između nje i dna posudice ne bude prostora koji odgovara točnoj visini jednog sloja.

Isto kao i kod FDM/FFF 3D printera, softver “razbija” 3D model na slojeve te generira “koordinate” svake pojedine točke u kojoj će laser polimerizirati smolu. Datoteka s “koordintama” šalje se galvanometrima koji potom usmjeruju lasersku zraku na odgovarajuće lokacije na prozirno dno posudic sa smolom. Kada laserska zraka dotakne dno posudice, smola se skruti i tako se, točku po točku, formira čvrsti sloj.

Nakon što je jedan sloj završen, platforma za printanje se uzdiže za visinu jednog sloja i proces se ponavlja sve dok objekt nije završen.

Konačni izgled površine modela, isto kao i preciznost izrade diktira visina samog sloja te rezolucija laserske zrake koja polimerizira smolu. Što je laserska zraka manjeg promjera, to je rezolucija printanja na SLA 3D printeru bolja.

Postoje dvije vrste SLA uređaja, a glavna razlika među njima je orijentacija modela pri printanju. Razlikujemo tzv. “bottom up” i “top down” SLA 3D printere.

“Bottom up” printere nazivamo “bottom up” jer se model izdiže iz smole kako se izrađuje, odozdo prema gore…

Gore opisani proces printanja odnosi se na “bottom up” printere, dok se princip funkcioniranja “top down” printera malo razlikuje zbog obrnute pozicije platforme za printanje.

Kod “top down” SLA 3D printera, izvor svjetlosne energije (laser) nalazi se na potpuno suprotnoj lokaciji nego kod “bottom up” printera.

Laser se kod “top down” SLA printera nalazi iznad platforme za printanje, koja se kod “top down” printera spušta za vrijeme printanja.

Za razliku od “bottom up” printera gdje se platforma za printanje izdiže iz posudice sa smolom, kod “top down” printera ona se postepeno uranja u posudicu sa smolom kako 3D printani objekt “raste”.

Pri samom početku printanja, platforma za printanje nalazi se na samom vrhu posude pri čemu je prekriva jedan sloj smole koji je” debeo” točno onoliko koliko je zadana debljina sloja.

Laser potom započinje sa polimerizacijom prvog sloja, a kada završi čitavi sloj, platforma za printanja uranja se za visinu sloja u posudicu sa smolom i započinje izrada novog sloja. Taj proces se ponavlja sve dok objekt nije završen, a kada printanje završi, željeni objekt biti će potpuno uronjen u smolu, dok će kod “bottom up” printera biti potpuno izvan smole.

“BOTTOM UP” VS “TOP DOWN”

Glavna prednost “bottom up” printera u odnosu na “top down” printer je to oto je za printanje istog objekta na “bottom up” printer potrebna manja količina smole. Tome je tako jer se kod “bottom up” printera objekt izdiže iz posudice kako raste, dok kod “top down” printera objekt ulazi sve dublje i dublje u posudicu.

To znači da posudica kod “top down” printera mora sadržavati veću količinu smole, odnonsno mora biti veća kako bi cijeli objekt mogao biti uronjen u nju. Općenito, “top down” printeri moraju imati veće kučište kako bi mogli imati i veće posudice sa smolom, što ih čini manje praktičnim od “bottom up” printera.

Što se tiče potpornih strukutra, zahtijevi za “top down” printere slični su onima kao i kod FDM/FFF printera (za mostove i izbočine pod kutem manjim od 45 stupnjeva), dok kod “bottom up” printera stvar nije toliko jednostavna.

Naime, pošto se nakon svakog završenog sloja objekt nalazi zalijepljen na dnu posudice sa smolom, potrebno ga je odvojiti, odnosno podignuti i stvoriti prostor za polimerizaciju novog sloja.

Ukoliko je površina horizontalnog presjeka objekta velika, može doći do komplikacija tijekom separacije. Kako bi se ta situacija izbjegla, 3D modele je prije ispisa na “bottom up” printeru potrebno pozicionirati pod određenim kutem kako bi se smanjile površine velikih horizontalnih presjeka.

Samim time što su objekti nagnuti pod određenim kutem, potrebno je i više materijala za izradu potpornih strukutura, a to se očituje na troškovima printanja.

Osim faze separacije, kod “bottom up" printera gravitacijska sila “povlači” objekt prema dolje, dakle odmiče ga od platforme za printanje, što stvara unutar-molekularne napetosti i može doći do “warpinga” - malih odvajanja objekta od platforme za printanje.

Kao što ste dosad i pročitali, SLA 3D printeri za izradu objekata koriste smole. Zapravo se radi o polimernim materijalima u obliku smole, visoko viskozne tekućine, osjetljivim na, najčešće, UV zračenje.

Cijene tih smola zaista jako variraju jer, naravno, nisu sve iste. Neke su prikladne za uporabu gdje je potrebna što veća preciznost i čvrstoća, neke su prikladne za uporabu gdje korisnik želi postići određenu završnu obradu površine i sl.

Generalno gledajući, cijene standardnih smola kreću se oko $50 po litri, dok će cijene nekih smola sezati i do oko $400 po litri. Skupe smole koriste se isključivo u industriji, primjerice, za izradu kalupa za nakit.

Za razliku od filamenta kojeg koriste FFF 3D pisači, kod SLA 3D pisača broj boja u kojima možemo izraditi neki model je znatno manji, i to su najčešće bijela, crna i siva.

Pošto u SLA tehnologiji 3D printanja postoji potreba za potpornim strukturama, to znači da će, nakon što ih ukolonimo, ostati malena oštećenja i vidljivi tragovi po samom objektu, što nije idealno.

Oni koji se bave 3D modeliranjem za SLA, svoje 3D modele dizajniraju na način da potporne strukutre dotiču najmanje vidljive dijelove objekta kada je on pravilno orijentiran, pod kutem pod kojim će se vršiti printanje.

Najčešće se dio objekta koji je bio u dodiru s poptpornim strukturama obradi brusnim papirom, što često uspješno odstranjuje mala oštećenja i tragove.

Ukoliko je potrebna bolja završna obrada, objekti printani na SLA 3D printerima često se poliraju i bojaju bojama u spreju.

Glavni benefit SLA tehnologije 3D printanja je to što omogućuje printanje objekata s puno detalja, a i pruža glatku površinu što je idealno za izradu objekata gdje je estetika od velike važnosti.

Ono što je nedostatak kod SLA tehnologije 3D printanja je to što objekti printani na SLA 3D printeru nemaju veliku čvrstoću, stoga je uporaba SLA 3D printera u svrhu izrade funkcionalnih dijelova limitirana.

SLA se u profesionalne svrhe upotrebljava u izradi nakita. Na SLA 3D printerima isprintaju se modeli nakita uporabom posebne smole nalik vosku, te se iz tih 3D isprintanih modela stvaraju kalupi u koje sa kasije lijevaju razne taljevine, poput zlata.

Osim uporabe u draguljarskoj industriji, SLA se često koristi i u dentalnoj industriji za izradu modela čeljusti i krunica, a SLA 3D printeri koriste se i za printanje velikih količina slušnih pomagala.

Osim toga, objekti printani na SLA 3D printeru tijekom nekog vremena mogu izgubiti mehanička svojstva koja im donosi određena smola, pogotovo ako su izloženi sunčevoj svjetlosti koja uzrokuje mijenjanje svojstava smole.

DLP - Direct Light Processing

DLP je još jedna tehnologija 3D printanja koja funkcionira vrlo slično kao i SLA. Glavna razlika između DLP i SLA 3D printera je u izvoru svjetlosne energije koji se koristi za polimerizaciju smole. Kao što znate, kod SLA 3D printera to je najčešće UV laser, dok je kod DLP 3D printera to digitalni zaslon.

Zaslon projicira sliku svakog pojedinog sloja budućeg objekta na dno posudice sa smolom, te se čitavi sloj polimerizira odjednom. Pošto se radi o digitalnom zaslonu koji se sastoji od piksela, ti pikseli protežu se i na konačni objekt te se očituju u obliku “mikro-kockica” koje čine slojeve. Te “mikro-kockice”, 3D pikseli, često se nazivaju “voxels”.

Kao što kod SLA 3D printera postoje galvanometri koji služe za usmjerivanje svjetlosti do određenih pozicija, kod DLP 3D printera za to služi DMD (Digitial Micromirror Device) uređaj.

DMD je maleni uređaj koji se sastoji od velikog broja vrlo malenih zrcala koja usmjeruju svjetlost koju zaslon proizvodi na željeni položaj.

Pošto su slojevi projicirani odjednom na dno posudice sa smolom, 3D printanje istog objekta će, općenito gledajući, trajati manje na DLP 3D printeru. Kod SLA 3D printera slojevi se polimeriziraju tako da laser obilazi zadane pozicije i polimerizira smolu “dio po dio”, dok je kod DLP 3D printera cijeli sloj u jednom komadu spreman za polimerizaciju.