Stereolitografi(SLA), sıvı polimerleri katıya dönüştürmek için (UV) ışığa maruz bırakma işlemi olan fotopolimerizasyon yöntemini kullanarak, 3D nesnelerin oluşturulması için kullanılan bir baskı tekniğidir. Patenti 1986 yılında alınan SLA, geliştirilmiş olan ilk 3D baskı teknolojisidir. Katmanlı bir üretim sürecini kapsayan SLA ile üç boyutlu baskısı yapılacak olan nesneler, ultraviyole lazer ışınları kullanılarak ve sıvı polimerin(reçine) tüm katmanlarının tek tek seçilerek sertleştirilmesi ile oluşturulmaktadır. Baskı İşleminde kullanılan ve sıvı formda gelen üretim malzemesi, ışığa duyarlı termoset polimeleridir. Günümüzde fotopolimerlerin kullanımı ile baskı yapan iki farklı 3D baskı teknolojisi bulunmaktadır. Bu iki baskı teknolojisindeki tek temel fark ultraviyole ışığın kullanılma şeklidir. Kullanılan iki teknoloji sırasıyla aşağıdaki gibidir;
SLA (Stereolithography): Ultraviyole ışık, ışın demeti şeklinde ve katmanın belirli alanlarına gönderilir.
DLP (Dijital laser projection): Ultraviyole ışık, projeksiyon şeklinde tüm katmana gönderilir.
SLA Yazıcı Nasıl Çalışır?
Sıvı reçineyi oluşturan monomer karbon zincirlerinin, ultraviyole lazer ışığı ile aktive edilmesi birbirleri arasında güçlü ve kırılmaz bağlar oluşturarak katı hale gelmelerini sağlar. Işığın katılaştırılma işlemine kürleştirme(curing) de denilmektedir. Uygulanan bu kimyasal sistem geri dönüştürülememektedir. Çünkü fotopolimerizasyon işlemi gören sıvı termoset reçineler ısıtıldıklarında erimek yerine yanmaktadır. Baskı işlemine başlamadan önce, 3D baskısı alınacak ürünün çizimi, yazıcıya aktarılır ve burada yazıcının kullanacağı G-code denilen baskı dosyasına dönüştürülür. Bu dosya yazıcıya oluşturacağı nesneyi anlaması için gerekli tüm direktifleri içermektedir. SLA makinesi, baskısı yapılacak nesneyi oluşturmaya başlamadan önce termoset polimeri katılaştırarak destek yapılarını ve katmanlarını oluşturur. Oluşturulan destek yapıları baskısı yapılacak nesnenin daha rahat oluşturulmasını ve dengede durmasını sağlamak içindir. Reçine yüzeyinde bir katmanın katılaştırılma işlemi yapıldıktan sonra platform bir kademe aşağı kayar ve yeniden kaplama çubuğu denen bir çubuk ile baskı yapılan katmanın üstü yeni bir reçine tabakası ile örtülür. Bu işlem baskı bitimine kadar tekrarlanır. İşlem gören her katmanda sadece ürünün baskılanacağı bölgeler katılaştırılmaktadır. Yeni üretilen parçalar makineden çıkartıldıktan sonra üzerinde kalan fazlalık reçinelerin çıkarılması için solventlerin kullanıldığı bir laboratuvara alınır. Parçalar tamamiyle temizlendikten sonra destek yapıları, manuel olarak çıkartılır. Tüm bu işlemlerin sonunda bazı parçaların ek UV kürleme işlemine tabii tutulması gerekmektedir. Bu parçalar, dış yüzeylerinin tamamen katılaştırılması için UV kürleme döngüsüne sokulur. Üretimde kullanılan parçalar, bozulmamaları için minimum UV ışığa ve neme maruz kalacak şekilde kullanılmalıdır. Bu yüzden yazıcıların koruma kapakları üretim esnasında kapatılır.
SLA Baskı Avantajları
SLA 3 boyutlu baskı, diğer baskı sistemlerine kıyasla tasarım, zaman ve maliyet açısından bir dizi avantaj sunmaktadır. Bu avantajlardan bazıları aşağıdadır;
Yüksek çözünürlük: SLA baskı kullanıldığında baskının çözünürlüğü(detaylı görünümü) daha yüksek olmaktadır. Baskının çözünürlük kalitesi lazerin boyutu ile sınırlı olduğundan daha küçük boyutlu lazerlerin kullanımıyla çok ince ayrıntıların ve yüksek çözünürlüklü ürünlerin, üretilmesi olanaklıdır. Piyasada 10 mikrondan(0.01mm) 100 mikrona kadar boyutlarda lazere sahip baskı makineler bulunmaktadır.
Hızlı baskı süreci: Reçine ile baskı işlemleri, filaman ile baskıya kıyasla çok daha hızlıdır. Stereolitografi ile yüksek çözünürlüklü küçük parçalar ve iki metreden daha büyük ürünlerin de hızlı bir şekilde üretilmesi mümkündür.
Pürüzsüzlük: SLA baskılamadan elde edilen parçalar, pürüzsüz bir yüzeye sahiptir. Üretilen parçaların pürüzsüz olmasının sebebi, katman füzyonu sırasında termal genleşmelerin olmamasıdır. Ayrıca ihtiyaç doğrultusunda şeffaf ve esnek reçine çeşitleri de kullanılabilir. Bu özelliği sayesinde mücevher, tıbbi implantlar, karmaşık mimari modellemeler ve birçok alanda kullanılmaktadır.
Küçük boyutlar için uygun maliyetli olması: SLA yöntemi ile istediğiniz parçanın baskısını yaparken, standart sistemlerde olduğu gibi kalıp oluşturmanız gerekmemektedir. Bu da sistemin maliyetini ciddi oran düşüren bir etkendir. Bilgisayarınızda yapmış olduğunuz çizimlerinizi, kolay ve maliyetsiz bir şekilde üretebilirsiniz. Endüstriyel kullanım haricinde kullanıldığında uygun maliyetlidir.
Malzeme tüketimi: Üretim aşamasında kürlenmeyen fazlalık reçineler tekrar kullanılabilir. Bu da düşük malzeme tüketimi demektir.
SLA Baskı Dezavantajları
SLA 3D baskı sistemlerinin, kullanılan diğer baskı sistemlerine kıyasla sahip olduğu bazı dezavantajlar aşağıdaki gibidir;
Büyük ölçekli kullanımlarda maliyetli olması: Her ne kadar günümüzde 3D yazıcıların kullanımında önemli bir artış olsa da halen büyük ölçekli yazıcıların üretilmesin maliyeti yüksektir. Bu nedenle endüstriyel şirketler sıfırdan makine almak yerine bu alanda uzmanlaşmış baskı merkezlerinden yararlanmaktadır.
Üretim malzemesinin kısıtlı olması: SLA baskı teknolojisi termo polimerlerin katılaştırılmasına dayandığı için üretimler yalnızca bu polimerler ile yapılabilmektedir. Bu da uygulama alanlarını kısıtlayan bir etkendir.
Dayanıklılık: Üretilen parçaların kırılgan olması, fonksiyonel prototipler için kullanılmasını engeller. Üretilen parçalar belirli bir süre güneş ışığına maruz kalırsa mekanik özelliklerinde ve görünümünde değişimler meydana gelebilir.
Destek parçaları: Üretimde kalitenin korunması için kullanılan destek parçalarının, üretim sonrasında yok edilmesi işlemi zorlu olabilmektedir. Kalan parçalar, üründen ayrılırken ürüne zarar verebilirsiniz.