Estereolitografia (SLA):um guia abrangente para tecnologia, materiais e benefícios de impressão 3D

SLA (Estereolitografia) foi uma das primeiras tecnologias de impressão 3D a serem comercializadas. Emprega resinas acrílicas ou outras que devem ser curadas com laser ultravioleta (UV). A tecnologia foi reinterpretada de várias maneiras. Sua seleção de materiais também cresceu significativamente – agora você pode encontrar opções de resinas rígidas, flexíveis, resistentes ao calor, resistentes a produtos químicos, biocompatíveis e outras. A Xometry cita instantaneamente esse processo, e tem feito isso desde 2018. É um dos nossos processos de impressão 3D mais populares.

O processo SLA pega um modelo 3D de um componente e o transforma em plástico sólido. O modelo de computador é primeiro “cortado” digitalmente em camadas para que a impressora possa unir metodicamente cada fatia à anterior. As máquinas SLA imprimem peças de protótipos, componentes de teste, auxiliares médicos, ferramentas, peças de teste cosméticos e muito mais.

Este artigo fornece uma compreensão básica das vantagens, materiais, aplicações da tecnologia SLA e muito mais.

O que é impressão 3D SLA?

SLA é um processo de impressão 3D que usa um laser UV de varredura para curar a camada superficial da resina fotossensível. A resina é fornecida em banho e, na grande maioria das máquinas SLA, a peça é construída de cabeça para baixo. A cada camada, a placa de construção se moverá para cima, fazendo parecer que a peça cresce a partir do polímero líquido. A máquina também deve imprimir as estruturas de suporte necessárias para suportar saliências dentro do projeto. 

Os fotopolímeros sensíveis a UV usados no processo são chamados coletivamente de “resinas”. Eles são monômeros acrílicos fotocatalisados que se tornam reticulados quando expostos à luz laser UV. Este princípio permite que a máquina crie detalhes tão pequenos quanto a largura do feixe de laser. 

Os modelos SLA às vezes são impressos parcialmente curados. Esses modelos requerem pós-processamento na forma de exposição extra aos raios UV para completar o processo de reticulação. Esta etapa adicional do processo ajuda a eliminar a resina parcialmente solidificada que não foi totalmente curada devido à retrodifusão e difração do feixe UV. Independentemente de a pós-cura ser realizada ou não, todas as peças devem ser lavadas após a conclusão da impressão para remover a resina da superfície. A lavagem geralmente é feita em banho de álcool isopropílico. A remoção do andaime de suporte impresso ocorre posteriormente.

Para obter mais informações, consulte nosso artigo sobre tudo sobre impressão 3D.

Tags impressas SLA

O que é a fonte de luz de impressão 3D SLA?

A fonte de luz de impressão 3D SLA é um laser UV que atua como mecanismo de cura da máquina de estereolitografia. Esta fonte de luz é sintonizada com precisão ao catalisador usado na resina. No entanto, diferentes fabricantes utilizam diferentes comprimentos de onda. O laser SLA mais comum é um sistema de diodo laser com comprimento de onda de 395 µm. Produz 300-500 mW de potência no feixe que é colimado a um diâmetro de cerca de 300 µm. Uma variedade de outras fontes de luz laser podem ser encontradas em alguns equipamentos, com catalisadores adequados à sua faixa de frequência. Outros tipos de fontes de luz UV são usados ​​na estereolitografia de camada inteira. Essas lâmpadas empregam um projetor feito de espelhos microscópicos (no caso de processamento digital de luz ou impressoras DLP) ou uma máscara LCD (geralmente chamada de estereolitografia mascarada ou MSLA).

Onde a impressão 3D SLA é usada?

A impressão 3D SLA é usada para aplicações como:

• Prototipagem: Como podem incluir detalhes finos, as peças impressas em SLA podem ser usadas como modelos de teste de engenharia.
• Fabricação: O SLA cria peças funcionais para situações que não exigem muita resiliência ao estresse.
• Engenharia e design de produto: As peças SLA podem ser acabadas à mão e pintadas para criar protótipos de pré-ferramentas de qualidade.
• Jóias: As máquinas SLA podem criar artigos de teste cosméticos para joalheiros.
• Trabalhos odontológicos: A SLA pode criar vários produtos odontológicos, incluindo materiais de tecidos moles, dentes, implantes ósseos e cavidades de fundição para moldagem de poliuretano e silicone.
• Saúde: Os processos SLA podem fabricar implantes médicos usando materiais especializados.

SLA - assim como impressão 3D de carbono DLS e PolyJet - usa resinas líquidas fotopolimerizáveis em vez de pós ou filamentos. Uma camada muito fina, muito uniforme e totalmente densa de resina líquida é espalhada em cada camada. Assim, mesmo com a mesma espessura de camada, as impressões SLA terão um acabamento superficial muito mais liso, sem marcas de extrusão ou camadas superficiais em pó.

Christian Tsu Raun

Líder de equipe, cotação manual

Quais materiais são usados na impressão 3D SLA?

As impressoras 3D SLA podem imprimir usando estes materiais:

1. Resinas acrílicas de uso geral: Esses materiais estão disponíveis em diversas resistências e transparências.
2. Elastômeros de poliuretano flexíveis: Usado para peças flexíveis.
3. Poliuretanos rígidos: Eles têm bom valor cosmético, são mais duráveis do que materiais de uso geral e são adequados para testes de produtos ou peças de protótipo.
4. Resinas rígidas :São quimicamente e termicamente estáveis e adequados para peças de teste de engenharia.
5. Resinas dentárias e médicas: Essas resinas são medicamente seguras e proporcionam construções mais rápidas, acabamentos de qualidade e itens transparentes como protetores bucais, talas, etc.
6. Resinas ESD: Essas resinas são adequadas para fazer gabaritos eletrostaticamente seguros para fabricação.

Um logotipo SLA Xometry feito com material Accura Xtreme Grey

Quando foi usada a primeira vez que a impressão 3D SLA foi usada?

A impressão 3D SLA foi criada pela primeira vez na década de 1980 por Hideo Kodama. Ele foi o primeiro a usar polímeros curados por UV para “imprimir” finas fatias de plástico a partir de um banho de resina não curada. Em 1984, Chuck Hull nomeou o processo como estereolitografia e obteve uma patente. Esta patente protegeu um “método de criação de objetos 3D” por meio de camadas de “fatias” sequenciais e mutuamente ligadas do objeto.

O laser UV da máquina é fundamental para produzir detalhes precisos com resoluções restritas. Ele percorre a superfície do conjunto de resina, induzindo reticulações dentro do material. SLA representou o primeiro processo de fabricação aditiva bem-sucedido a usar fatias em camadas. A tecnologia foi lançada no mercado em meados dos anos 80 pela empresa 3D Systems.

Como funciona a impressão 3D SLA

A impressão 3D SLA funciona movendo um laser UV no plano XY. A luz UV aciona catalisadores na resina monomérica líquida. A placa de impressão começa na superfície do conjunto de resina e as regiões onde o laser atinge a resina e a superfície sólida da placa são polimerizadas e fixadas na placa de impressão. Com essa ‘camada’ concluída, a placa de construção sobe, permitindo que a próxima camada se fixe na anterior. Ao repetir esse processo, a peça parecerá crescer para fora da poça de líquido. As impressões geralmente começam na parte inferior da peça e a peça é impressa de cabeça para baixo. 

Depois de removida, a peça deve ser lavada para remover qualquer resina não curada. Quaisquer elementos de suporte do andaime podem então ser cortados. 

Quais são os parâmetros de impressão da impressão SLA?

Os parâmetros de impressão de uma máquina SLA geralmente são fixados pelos fabricantes. Somente a orientação da peça e a altura da camada podem ser alteradas. A Tabela 1 abaixo mostra uma comparação das duas orientações comuns da impressora SLA:
Configuração Impressoras SLA ascendentes (desktop) Impressoras SLA de cima para baixo (industriais)
Configuração

Altura típica da camada

Impressoras SLA ascendentes (desktop)

25 a 100 µm

Impressoras SLA de cima para baixo (industriais)

25 a 150 µm

Configuração

Precisão dimensional

Impressoras SLA ascendentes (desktop)

± 0,5% (limite inferior:± 0,010 a 0,250 mm)

Impressoras SLA de cima para baixo (industriais)

± 0,15% (limite inferior:± 0,010 a 0,030 mm)

Configuração

Tamanho da construção

Impressoras SLA ascendentes (desktop)

Até 145 x 145 x 175 mm

Impressoras SLA de cima para baixo (industriais)

Até 1500 x 750 x 500 mm

Tabela 1. Características da impressora SLA

O que distingue a impressão 3D SLA?

O SLA distingue-se de outros sistemas e processos de impressão 3D pela sua ampla gama de materiais com propriedades e qualidades cosméticas muito diversas. Os materiais SLA melhoraram e diversificaram significativamente desde que apareceram pela primeira vez no mercado. Outro fator distintivo do SLA é o acabamento superficial – um dos mais altos padrões do setor. As maiores máquinas SLA foram projetadas para a indústria automotiva e podem construir painéis de carroceria inteira, painéis, etc.

Quais opções existem para o pós-processamento do SLA?

O pós-processamento do SLA começa com a remoção da resina “úmida” não curada. As impressoras bottom-up devem ser drenadas antes do pós-processamento, enquanto os equipamentos top-down não exigem esse atraso. Em ambos os casos, porém, as peças devem ser lavadas para retirar qualquer líquido remanescente. Embora a lavagem manual em cabines de pintura ainda seja comum, soluções automáticas são comercializadas para esta etapa de lavagem. Algumas resinas requerem pós-cura adicional sob radiação UV. Depois de concluídos, os andaimes de suporte são removidos manualmente ou por equipamento automatizado. Neste ponto, os modelos geralmente são considerados completos. Qualquer processamento adicional, como lixamento ou pintura, normalmente visa melhorar a aparência cosmética da peça.

Quais são alguns dos benefícios da impressão 3D SLA?

A impressão 3D SLA oferece uma ampla gama de vantagens. Eles são mostrados na Tabela 2:
Benefícios
Benefícios

Propriedades dos materiais

O SLA possui uma ampla gama de propriedades de materiais, dependendo do fornecedor.

Benefícios

Flexibilidade

Poucos processos de impressão 3D podem oferecer materiais pseudoelastômeros, mas o SLA é uma boa opção para tal. 

Benefícios

Acabamentos de superfície da peça

A SLA produz peças com ótimo acabamento superficial. Eles são adequados para acabamentos de alta especificação e também aceitam tinta facilmente.

Benefícios

Detalhes finos das peças

O SLA é bom para detalhes finos, desde que o equipamento, a resina e o fornecedor de serviços corretos sejam escolhidos. Recursos de até 0,1 mm são fáceis de obter.

Benefícios

Uniformidade de resolução

SLA tem alta resolução ao longo do eixo Z, mas menos em XY. O cuidado na seleção do processo e na orientação da construção são importantes.

Benefícios

Produção de peças complexas

O SLA pode reproduzir com precisão peças complexas.

Benefícios

Superfícies curvas

Os passos Z em superfícies curvas são quase imperceptíveis.

Benefícios

Processo de impressão

O processo de impressão pode ser rápido, desde que a peça geral não seja muito alta ao longo do eixo Z da impressora.

Tabela 2. Benefícios da impressão 3D SLA

Quais são algumas das desvantagens da impressão 3D SLA?

As desvantagens das máquinas SLA são mostradas na Tabela 3:
Desvantagens Descrição
Desvantagens

Alto custo de peças

Descrição

A resina de impressão custa US$ 200 por litro.

Desvantagens

Resistência ao desgaste

Descrição

A maioria dos materiais SLA tem um desempenho ruim em situações de abrasão ou atrito, portanto não devem ser usados em montagens móveis. Materiais SLA de alta resistência são melhores, mas custam mais.

Desvantagens

Alto custo do equipamento

Descrição

As máquinas industriais SLA custam US$ 200.000, enquanto as máquinas desktop menos capazes custam a partir de US$ 3.750.

Desvantagens

Sistema baseado em laser

Descrição

Os sistemas baseados em laser requerem monitoramento e treinamento de segurança muito cuidadosos.

Desvantagens

Manutenção exigente da máquina

Descrição

Os lasers e a resina líquida tornam a manutenção da máquina exigente ou desafiadora.

Desvantagens

Resolução diferente

Descrição

Como a resolução no plano X-Y é diferente daquela ao longo do eixo Z, alguns detalhes podem não funcionar corretamente.

Desvantagens

Propriedades seletivas de materiais

Descrição

Peças feitas de resinas mais simples e comuns tendem a ser quebradiças e podem rastejar sob carga constante.

Tabela 3. Desvantagens da impressão 3D SLA

A impressão 3D SLA é adequada para seu componente ou projeto?

Na maioria dos casos, a resposta é sim. A impressão 3D SLA se adapta a uma grande variedade de projetos. Os operadores devem simplesmente escolher os materiais certos para o trabalho. Mas a tarefa de selecionar uma tecnologia de impressão 3D é um processo difícil; muitos estilos têm requisitos e capacidades sobrepostos. SLA é melhor para peças que exigem superfícies lisas, detalhes finos e alta resolução.

Resumo

A Xometry oferece uma ampla gama de recursos de fabricação, incluindo serviço de impressão 3D de estereolitografia (SLA) e serviços de valor agregado para todas as suas necessidades de prototipagem e produção. Solicite um orçamento instantâneo hoje.

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Dean McClements

Dean McClements é graduado em Engenharia Mecânica com mais de duas décadas de experiência na indústria de manufatura. Sua jornada profissional inclui funções significativas em empresas líderes como Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace e Hyster-Yale, onde desenvolveu um profundo conhecimento de processos e inovações de engenharia.

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