SLA光固化成形3D打印调研报告(企业实用经典版)

SLA3D打印调研外协工艺部目录1、技术原理.............................................................................................................................22、应用案例、图例及产品价格.............................................................................................23、SLA光固化成形技术的优缺点..........................................................................................63.1、优点.............................................................................................................................63.2、缺点.............................................................................................................................64、国内外较典型的SLA光固化成形设备厂商及价格.........................................................75、小结.....................................................................................................................................91、技术原理立体光固化成形（SLA）是世界上最早出现并实现商品化的一种快速成形(RapidPrototyping，RP)技术，也是研究最深入、应用最广泛的一种快速成形技术。其工艺是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的。这种液态材料在一定波长(355nm左右)和强度的紫外光的照射下能迅速发生光聚合反应,分子量急剧增大，材料也就从液态转变成固态。液槽中盛满液态光固化树脂，激光束在偏转镜作用下，能在液态表面上扫描，扫描的轨迹及激光的有无均由计算机控制，光点扫描到的地方，液体就固化。成型开始时，工作平台在液面下一个确定的深度，液面始终处于激光的焦平面，聚焦后的光斑在液面上按计算机的指令逐点扫描，即逐点固化。当一层扫描完成后，未被照射的地方仍是液态树脂。然后升降台带动平台下降一层高度，已成型的层面上又布满一层树脂，刮平器将粘度较大的树脂液面刮平，然后再进行下一层的扫描，新固化的一层牢固地粘在前一层上，如此重复直到整个零件制造完毕,得到一个三维实体模型。原理图2、应用案例、图例及产品价格SLA方法是目前快速成形技术领域中研究得最多的方法，也是技术上最为成熟的方法。一般层厚在0.05到0.2mm，成形的零件精度较高。多年的研究改进了截面扫描方式和树脂成形性能，使该工艺的加工精度能达到0.1mm，现在最高精度已能达到0.05～0.02mm。因为精度较高、表面质量好，能制造形状复杂的零件等特点，已能部分替代仪器仪表行业、汽车行业上的非关键器件，如仪器仪表类结构件中的绝缘零件、汽车内饰结构件等。例1：PCB安装支架，见下图一，图一该零件为PA1010（尼龙）塑料、外形不规格、有倒扣、且倒扣槽过窄过深。如果按传统的CNC加工会存在以下困难：a)外形不规格，装夹不便，需制作专用工装来装夹b)倒扣槽窄、深，且内拐角要求清角，即使用最小的铣刀也清不了角，细长刀具还会增加加工时间，且还要后期人工清角，人工清角也会存在不能完全清角的情况。c)CNC切削为去除材料方式，此件毛坯实体要去除的材料较多，会打破原有的内应力平衡状态，必然会使剩下的材料应力重新分布，导致塑料零件变形加剧，那么尺寸也就会超差太多d)因为要制作工装、切削加工、人工清角等，耗时较长该零件采用SLA光固化成形技术试制了10件，成品经检验尺寸都符合图样要求，特别是窄槽等微小细节特征处明显好于CNC加工的，且打印成本也低于CNC加工。用该技术打印的这个零件实际单价只有19元（下单10件，共190元），而传统CNC加工这个零件的单个工艺价格为74.3元。第2个例子：散热座旋置块，见下图二图二该零件采用的是FDM熔融沉积成形技术（成本最低、精度最差）打印出来的，壁厚为0.6mm，中心是空心网格状，实际填充只有20%，成品重量248克，耗时20多个小时。按现市场行情报价，FDM熔融沉积技术打印的单价为1～2元/克，折中后价格为248克*1.5元=372元。如采用SLA光固化成形技术打印的单价为5～8元/克，最低价格为248克*5元=1240元。而传统CNC加工只需要3.5小时即可完成，且成本不到350元，零件为实心体，百分百填充，力学性能良好。（ＣＮＣ去除材料的速度是３Ｄ打印增材速度的几十倍以上）第3个例子：探头组件，分上下壳和一个小硅橡胶件（未上图），见图三。该组件目前采用的制造工艺是硅胶模灌注的，最近到货的一批20套订单总价为8000元（含增值税），总价还包含小硅橡胶件、后期的安装嵌件、喷导电漆及外观漆，经检验质量符合图样要求并已入库。而按新工艺SLA光固化成形技术找了两家3D打印供应商报价（订单数量不变），报价见下表图三名称图号数量（套）报价商制作工艺价格（元）备注采样器控头20SLA3D打印14760含17%税、普通材料、不含小橡胶件、不含喷漆费20SLA3D打印22830含17%税、白色韧性材料、不含小橡胶件、不含喷漆费20SLA3D打印11500不含17%税、普通材料、不含小橡胶件、不含喷漆费20硅胶模8000含17%税、ABS材料、含小橡胶件、含喷漆费，已到货入库。此供应商也有SLA3D打印机，暂未报价。上表的报价中SLA制作工艺成本相比硅胶模工艺，没有优势，成本高出50%以上。但如果还按图三的结构图，订单数量改为单件或是3、5件内，那成本优势会马上显现出来，3D打印人工成本低、准备时间少，平摊到每件零件的费用低，且周期短；而硅胶模首先要CNC加工出原型→用原型做上下模→调配灌注的树脂液→树脂液排泡→灌注→树脂液固化→开模取零件并修整毛边及残料，这么多工序周期不仅长，平摊到每个零件上的成本也就更高了，相对SLA成形工艺来讲就没有价格成本及周期上的优势了。附件是杭州先临三维对这个组件的报价白色高韧性材料NEXT服务价格20151127.xls白色普通材料服务GP20151127A.xls上述3个图例尺寸都是在300mm以内的零件，从综合成本来说，无论是传统的CNC工艺、硅胶模工艺，还是新的SLA光固化成形工艺，都各有千秋。零件结构类型、订单数量、交期等都需要综合分析，才能发挥出各自的优势。大尺寸的零件其实也一样。3、SLA光固化成形技术的优缺点3.1、优点a)SLA光固化快速成形单层厚度最小可达0.02~0.05mm，制件在此范围内的结构尺寸都可以被清晰地表达出来，因此可成形形状复杂精细的制件。b)光敏树脂未固化成型前是液态，无颗粒感，所以制件表面质量非常高。c)材料利用率高。d)个性化、小批量、多品种的异形复杂零件，用SLA光固化成形技术明显优于传统的CNC切削。相比CNC切削加工来说，不需要高水平的CNC编程工程师、不需要高水平的机床操作人员、不必考虑装夹、不必考虑是否有加工死角，节省人力成本及设备成本，效益同比提升3.2、缺点a)液态液体容易受潮和被阳光固话，对工作环境要求苛刻。一方面液态树脂易吸潮变质，另一方面，一般其它光线中含有紫外线也会使液态树脂固话。b)成型件强度、刚度和耐热性有限，不利于长时间保存。不建议做关键器件及运动件。c)SLA技术必须添加支撑才能成形，多的支撑材料会产生浪费，支撑少了会不能成形。添加支撑对经验的要求也较高。d)光敏树脂液价格贵，市场价在1000～1500元/KG，以杭州先临三维的一款型号为iSLA-450的光固化打印机，该设备的液槽容量为125KG，工作时需要装满光敏树脂液，一槽的材料费就达到12.5～18.75万元。e)增材较多的零件用SLA工艺相比吸塑工艺及传统的CNC加工，成本及效益都处于劣势，SLA工艺打印树脂固化速度慢，零件越重（厚实）成本越高，该工艺以克为单位报价，5～8元/克f)光敏树脂固化过程中会产生收缩，不可避免地会产生应力或引起形变4、SLA光固化成形设备厂商及价格工业级SLA光固化成形设备国际知名厂商主要有Stratasys、3DSystem、EOX，国内知名厂商有华署高科、滨湖机电、先临三维、中瑞科技、联泰三维。最大成形尺寸600*600*500最大成形尺寸350*350*350下图是几款桌面级光固化成形3D打印机最大成形尺寸600*600*400最大成形尺寸450*450*350最大成形尺寸300*300*200最大成形尺寸300*300*2005、小结SLA光固化成形3D打印技术已进入各行各业中，它的优势显而易见，如打印精度较高、复杂零件制作方便、节省产品开发周期、人工费用降低，个性化、少量多品种需求优势明显等。虽然受打印设备、打印耗材及技术方面的制约，打印出来的产品在精度和力学性能方面还不能完全替代传统的制造业，但可以与传统制造业形成互补，现在国内外厂商正在研发收缩小、固化快、强度高的光敏材料。也正是因为这些因素，使SLA光固化成形3D打印机在国内的普及越来越快。