Wat is Rapid Prototyping en hoe werkt het?
Rapid Prototyping is het omzetten van een virtueel 3d ontwerp gemaakt met een CAD programma naar een tastbaar model. We hebben een keuze uit 2 processen. Een subtractief en een additief proces. Kort samengevat is subtractief een verspanende techniek en neemt men materiaal weg zoals bij CNC frezen of draaien. Bij additief voegt men materiaal ergens aan toe zoals bij 3D printen (in ons geval stereolithografie). Op deze manier kan men relatief goedkoop snel een zichtmodel vervaardigen of kleine productenseries maken. Het CAD/CAM proces voor stereolithografie bestaat uit een aantal stappen:
1. Eerst moet er een 3D model ontworpen worden. Dit is de “Computer Aided Design”(CAD) stap.
Dit kan bijvoorbeeld met Matrix6.
2. Als we het definitieve ontwerp hebben dan gaan we deze klaar maken voor productie.
Vaak is dit het “Slicen” (opdelen in zwart/wit/grijs maskers) van het ontwerp of het programmeren van freesbanen. Hiervoor gebruiken we “Computer Aided Manufacturing” (CAM) software.
3. Nu sturen we deze gegevens naar de productiemachine die het model tastbaar maakt.
Welke techniek?
Om een tastbaar 3d model te maken zijn een aantal slimme installaties bedacht voor zowel de subtractieve als het additieve proces. Hieronder staat een korte samenvatting.
- Stereolithografie (SLA of STL) : gebruikt een laser of een DLP projector om een lichtgevoelige vloeistof uit te harden.
- Selective laser sintering (SLS): Een laser smelt kunststof- of metaalpoeder en bouwt hierdoor per laag het model op.
- 3d printing: Een printer brengt (print) laag voor laag het materiaal aan.
- Fused deposition modeling (FDM): Laagsgewijs opspuiten van een kunststof draad via een nozzle.
- Laminated object modeling (LOM): Doorsneden in lagen van papier of kunststof die dan aan elkaar gelijmd worden.
- Frezen (CNC): Uit massief materiaal wordt het model gefreesd.
Stereolithografie uitgelicht
Voor de sieradenindustrie is stereolithografie een ideale techniek.
Deze werkt snel en zeer nauwkeurig (vanaf 0,016mm). Het principe is heel eenvoudig.
Het opgedeelde model wordt stuk voor stuk zwart/wit dia (voxelmask) in een keer over het gehele oppervlak geprojecteert via het Digital Light Processing System (vergelijkbaar met het systeem van een beamer) in een reservoir met een lichtgevoelige kunsthars (acryl polymeer). Hierdoor wordt de vloeistof voxel voor voxel (volumineuze pixel) uitgehard. Als 1 zo’n voxelmask projectie af is beweegt het bouwplatform telkens een fractie omhoog. Hierdoor wordt het model stukje voor stukje uit de polymeer getrokken.
UV behandeling van het model
Nadat de modellen schoon en droog gemaakt zijn, krijgen deze een nabehandeling met UV licht. Hierdoor wordt het oppervlak gesloten. Zo kan met model geen vocht meer opnemen wat een optimaal resultaat voor gietingen geeft. De behandeling bestaat uit een UV belichting van 2-10 minuten in een UV Curing Unit, een box met een sterke UV lamp.
Polymeren, veelzijdige kunsthars
Voor stereolithografie zijn verschillende polymeren om de markt met elk zijn specifieke eigenschappen.
Zo zijn er polymeren toepasbaar voor:
- Gietingen (verloren wasmethode)
- Maken van rubber matrijzen (vulcaniseerbaar)
- Metalliseren (Chrome Optiek)
- Zichtmodellen
- En nog veel meer
