Lazer 3D Yazdırma, Modelleri Nasıl Hassas Bir Şekilde Oluşturur?

3D yazdırma anıldığında, ilk akla gelen plastik filamentlerin üst üste dizilmesi olabilir. Ancak, "kibrit başlığı" kusurundan kaçınarak "ışıkla heykeltraşlık" yapar gibi hassas modeller oluşturabilen yüksek hızlı galvanometre taramalı lazer 3D yazdırma teknolojisi—stereolitografi (SLA)—yüksek doğruluk ve verimliliği nasıl dengeler?

Sıcak plastik filamentleri üst üste koyarak nesneler oluşturan sıradan füzyon biriktirme modellemesinin (FDM) aksine, SLA sıvı ışıktan etkilenen reçine kullanır. Ultraviyole lazer, temas ettiği yerde reçineyi sertleştirir ve bir galvanometre -bir "ışık kalemi" gibi çalışan- her katmanın dış çizgisini çizmesi için lazeri kontrol eder, ardından bu katmanlar istiflenerek model oluşturulur. Yüksek hızlı galvanometre ve akıllı kontrol sistemi, lazerin "hızlı ve doğru çizim yapmasını" sağlayan temel unsurlardır.

Galvanometre, lazerli 3D yazıcılığın "hassas navigatörü"dür. Aynalar ve tarama motorlarından oluşan bu sistem, lazerin X ve Y yönlerinde daha erken XY eksen hareketli platformlara göre daha hızlı ve daha stabil bir şekilde hızlıca taranmasını sağlar. Ancak yüksek hızlarda galvanometreler gecikme gösterebilir; örneğin köşelerde "yuvarlama" meydana gelebilir ve hızdaki değişimler reçinenin eşit olmayan şekilde sertleşmesine neden olarak "kibrit başı" etkisini yaratabilir.

Çözüm, galvanometreye akıllı bir kontrol şeması eklemektir:

• Farklı köşeler için maksimum hızı hesaplamak üzere bir hız planlama algoritması kullanın (180° köşeler için yaklaşık 750 mm/s, 20° köşeler için maksimum 2500 mm/s), hassas köşe geçişi sağlayın.
• Lazer gücünü hızla gerçek zamanlı olarak ayarlayarak uniform reçine kürlendirme enerjisi sağlayın ve anormal katılaşmayı önleyin.
• 3D model dosyalarını verimli bir şekilde okumak da çok önemlidir. Gcode ve SLC gibi dosyalar yüzlerce megabayt büyüklüğe ulaşabilir ve bu da doğrudan okumayı yavaşlatır ve belirli katmanların önizlenmesini zorlaştırır. Araştırmacılar, dosyayı parçalara ayırarak, paralel şekilde çözümleyerek ve hedef katmanları hızlıca bulmak için ikili arama kullanan segmentli çok kanallı önbellekleme yöntemini kullanarak verimliliği büyük ölçüde artırır.
• Konturlar çözümlendikten sonra, iç ve dış konturları ayırt etmek için ışın atma algoritması kullanılır (tek sayıda kesişim iç kontur, çift sayıda kesişim dış kontur anlamına gelir). Sıra kurallara göre düzenlenir ve lazerin "yanlış sınırları çizmesini" engellemek için bir "kontur ağacı" oluşturulur.

Günümüzde SLA teknolojisi, küçük diş modellerinden büyük endüstriyel parçalara kadar yüksek detaylı modelleri basabilir ve mücevher yapımı, endüstriyel prototipleme ve tıbbi restorasyon alanlarında kullanılır. Bu süreç sadece "malzeme yığmak" değil, "ışık ve algoritmalarla detaylar yaratmaktır" ve gelecekte daha yüksek hassasiyetli, kişiselleştirilmiş ürünler vaat eder.