Главная

Форум

Скорость стереолитографического процесса

Время выращивания прототипов

Глядя на анимацию SLA-процесса, можно догадаться, что это не быстрый процесс. Действительно. Если деталь высотой 10 см, то для выращивания её слоями по 100мкм нужно 1000 слоёв. А на каждом слое нужно сделать подготовительные операции: опустить платформу в жидкость, поднять её в прежнее положение, не доходя до него 100 мкм, тем самым сформировать толщину слоя. Затем нужно проехать ножом по поверхности, разглаживая вязкую жидкость, и ещё нужно подождать некоторое время, пока смола окончательно растечется ровным слоем. Все эти процессы занимают приблизительно 15-20 секунд. В общем-то немного, но когда мы умножим 20 секунд на 1000 слоёв, то увидим, что только на подготовительные операции нам потребуется пять с половиной часов! А ведь нужно ещё и рисовать контуры детали! Поэтому общий процесс займёт ещё больше времени.

Таким образом, SLA-процесс - весьма небыстрая технология, быстрая она только по сравнению с традиционными технологиями. Это надо понимать заказчику и знать, что получить прототип в течение часа не получится по объективным причинам. Иногда для изготовления больших прототипов нужны несколько запусков установки, то есть несколько суток. Но это так сказать лирика. Я хочу предложить Вашему вниманию немного физики, а именно вывод формулы для оценки времени выращивания прототипа, чтобы вы сами могли оценить, сколько времени потребуется для выполнения Вашего заказа.

Рисование слоя на поверхности жидкости выполняется движением лазерного пучка по линиям штриховки. Т.е. вся площадь внутри контура зарисовывается лазерными нитями. Если отбросить несущественные мелочи, то путь лазерного луча, зарисовывающего любую поверхность - это площадь поверхности, делённая на диаметр луча. Луч, отверждая смолу, идёт по поверхности с вполне определенной постоянной скоростью, определенной химическими процессами в смоле. Если двигать его быстрее, смола не успеет прополимеризоваться на нужную глубины, если медленнее, то глубина окажется большей, чем нужный 0.1мм. Поэтому скорость движения луча - известный параметр. Зная путь луча и его скорость, можно найти время рисования одного слоя.

где - площадь одного слоя, d - диаметр луча, w - скорость движения луча.

Теперь вспомним, что слоёв много, обозначим их N. Тогда время рисования всего прототипа T получим как сумму времен рисования каждого слоя по N:

Умножим и разделим на толщину одного слоя dL

Под знаком суммы теперь стоит объём одного слоя. Сумма N таких объёмов - это объём всего прототипа V. Получим:

Это время рисования всего прототипа в секундах. Добавим к нему время подготовительных операций T_0(проезд ножа и т.п.), время выразим в часах и прибавим пару часов на запуск/останов (это время нужно для прогрева лазера, рисования подпорок, снятия деталей, их отмывки и т.п.). Получим

Диаметр лазера, скорость его движения и другие параметры известны. Поэтому подставим их сразу в виде коэффициентов. Поскольку для 100мкм и 150мкм технологий параметры разные (в 150мкм слои толще и их меньше, но скорость движения луча ниже и время подготовки между слоями больше), приведем две формулы.

Для 100 мкм:

Для 150мкм:

В обе формулы объём прототипа нужно подставлять в см3, максимальную высоту при выбранном позиционировании - в см, а время получается в часах. Как видите, время изготовления по 150мкм-технологии получается меньше, но и качество моделей, естественно, немного ниже. Хотя, не для всех деталей это значительно. Ещё характерно то, что чем более низко расположить модель, тем быстрее она вырастет. Ведь время рисования (первое слагаемое) не зависит от позиционирования, а второе слагаемое - подготовительные операции можно сократить, если уменьшить высоту. Причём время может быть уменьшено существенно, поскольку второе слагаемое на порядок больше. Но не всегда это возможно, ведь иногда есть проблемы с построением подпорок и усадкой. Подробнее с этими проблемами можно ознакомиться в разделе о геометрических ограничениях.

Мы вплотную подошли к вопросу ценообразования. В России принято оценивать работу по объёму прототипа, независимо от его габаритов (за некоторыми исключениями). В Европе же принято оценивать именно время работы установки, что как вы поняли не совсем приятно для заказчика, т.к. он платит за подготовительные операции. Это неприемлемо для нас. Мы сами выбираем как лучше расположить деталь, чтобы ей качество было максимальным, а на стоимости изготовления это никак не отражается.

Вот наверное всё, что Вам как заказчику нужно знать о скорости выращивания прототипов на SLA-машине. Оценивайте приблизительные сроки изготовления самостоятельно, это поможет Вам правильно распоряжаться своим и нашим временем и получать наилучший результат.