Можно ли сказать, что dlp-принтеры работают по sla-технологии

Обновлено: 02.07.2024

Эта статья предоставит вам базовую информацию о технологиях SLA и DLP и о том, как их использовать в ваших проектах.

Уильям — талантливый журналист, работающий в отрасли более 10 лет. Он пишет для нашего сайта на внештатной основе, объединяя все выводы экспертов в легко читаемый связный текст.

Рохелио — технический гений. Кажется, что он знает все, когда дело доходит до «Как это работает?». Он также отличный специалист по информационным технологиям и начинающий графический дизайнер.

3D-печать существует уже некоторое время и полностью изменила разработку продуктов в лучшую сторону. Честно говоря, это экономит много времени производителям и предоставляет эффективный способ оценки структурной осуществимости будущего продукта.

Даже лучше, чем преимущества 3D-печати, является тот факт, что многие высококачественные 3D-принтеры теперь доступны по цене и подходят для использования обычными людьми, которые хотят стать более серьезными с потенциально продуктивным хобби. Однако это также привело к спору (или дискурсу?) о SLA и процессах печати DLP, а также о том, что лучше всего подходит в определенных ситуациях.

Не поймите меня неправильно, производители принтеров могут внедрить и другие процессы печати, но более разумно описывать их постепенно, и эти два процесса взаимосвязаны. Тем не менее, мы рассмотрим характеристики, преимущества и недостатки обоих методов. Успокойтесь, и давайте двигаться (или печатать).

Технология SLA

В качестве источника света используется лазер, который медленно перемещается вдоль горизонтальной оси резервуара со смолой, затвердевая таким образом печатный материал слой за слоем. С точки зрения вертикального движения печати 3D-принтеры SLA можно разделить на две части; те, которые работают снизу вверх, и альтернативные машины, которые работают сверху вниз.

Введение в 3D-печать было бы неполным без упоминания об историческом значении SLA

<р>. SLA (стереолитография в полном объеме) была запатентована еще в 1984 году, но исследования этого процесса продолжались около десяти лет до этого. Сегодня это одно из комплексных решений для печати, и его приобретение достаточно дорого.

В принтерах «сверху вниз» используется пластина, которая будет опускаться по мере завершения каждого слоя над ней, в то время как принтер «снизу вверх» печатает буквально, как следует из названия, поддерживая себя благодаря платформе. под ним.

Двумя преимуществами этого процесса по сравнению с другими в области 3D-печати являются его скорость и возможность печати тонких слоев с высокой степенью точности. Тем не менее, он не идеален, и основная критика, выдвинутая против него многими, заключается в том, что в процессе еще не была создана биоразлагаемая смола, что было относительно более успешным в других процессах 3D-печати. Несмотря на это, важно отметить, что более поздние принтеры SLA имеют множество обновлений исходных механизмов, которые могут преодолеть такие проблемы. Одним из таких 3D-принтеров является 3D-принтер ANYCUBIC Photon Mono 4K.

Технология DLP

Основные различия, которые бросаются в глаза при сравнении технологии DLP и SLA, – это источники света и то, как этот свет отвердевает.

Там, где SLA использует уровень, который работает послойно, DLP

использует проектор, который одновременно проецирует свет на весь лоток из смолы. Однако эта технология не так проста, поскольку она также имеет систему микроскопических зеркал (вместе называемых цифровым микрозеркальным устройством). Эти зеркала будут активироваться индивидуально и контролироваться, чтобы отражать проецируемый свет на смолу. Некоторые современные 3D-принтеры DLP модифицировали эту технологию, чтобы использовать ЖК-экран вместо цифрового микрозеркального устройства. Это процедура сокращения расходов, которая до сих пор делала свое дело.

Процесс SLA широко хвалят за его скорость, но DLP еще быстрее, поскольку он выполняет отверждение всей модели, в отличие от послойного подхода первого. Кроме того, DLP-принтеры часто больше по размеру, требуют меньшего обслуживания и легче ремонтируются, о чем свидетельствует настоятельно рекомендуемый 3D-принтер Flashforge Hunter Professional Resin DLP. Однако более опытные пользователи обычно настороженно относятся к технологии DLP, поскольку в больших моделях существует риск деформации.

Как сравнивать?

Перед сравнением, почему бы нам сначала не указать, что делает их похожими, и тем самым создать основу для сравнения?

Обе технологии используются в 3D-принтерах на основе смолы (в отличие от столь же популярных принтеров на основе филамента). Следует отметить различия между этими двумя типами 3D-принтеров.
Обе технологии используют свет для отверждения, полимеризации и отверждения смол.
Обе технологии совместимы с твердыми и гибкими материалами. Таким образом, нейлон не подходит, и вам понадобится нейлоновый 3D-принтер, если вы собираетесь использовать этот сложный материал.

Не говоря уже о сходстве, мы можем сосредоточить наше сравнение на определенных областях, представляющих интерес для большинства пользователей 3D-принтеров.

Качество печати

Если вы собираетесь создавать прототип продукта или простую модель, которая будет служить наглядным пособием для партнеров, ваш акцент на качестве печати может быть меньше. Однако, если вы собираетесь распечатывать готовые статьи, это важно.

Готовые продукты, которые должны иметь высокую детализацию и почти безупречную отделку поверхности, лучше всего печатать с помощью технологии SLA, а принтеры DLP больше подходят для прототипов и тому подобного. Это связано с возможностью проецирования пикселей, что может повлиять на гладкость поверхности моделей, напечатанных с помощью DLP.

Еще одна распространенная проблема при отделке длинных моделей, изготовленных на DLP-принтерах, — потеря качества по краям из-за уменьшения фокуса проецируемого света на такие области. Таким образом, с точки зрения качества печати, процесс SLA — ваш метод.

Скорость

Как мы указывали при описании механизмов, лежащих в основе обоих процессов, в технологии SLA используется лазер, который отверждает смолу точка за точкой, слой за слоем. Это сильно отличается от световой проекции DLP и намного медленнее.

DLP-принтер будет делать сразу, с одной проекцией, то, что SLA делает в слоях, и, как результат, DLP лидирует, когда дело касается скорости.

Объем печати

Объем печати является важным фактором для 3D-принтеров, где процессы на основе смолы не имеют больших преимуществ. Это связано с тем, что они используют относительно дорогие технологии, такие как лазеры, а смолы, которые они используют, очень специфичны и дороги. Для сравнения, у принтеров на основе филамента есть много вариантов с точки зрения потенциальных материалов для печати и цветов, в которых они могут быть использованы.

Когда обсуждение сводится только к SLA- и DLP-принтерам, абсолютный вывод становится менее вероятным. Во-первых, DLP быстрее, но границы могут оказаться проблемой, и, хотя SLA является более тщательным, его относительная низкая скорость в сочетании с большой моделью — нет-нет.

Подводя итог, если для вас важен объем печати, выберите любой доступный принтер с большим резервуаром для смолы, поскольку принтеры DLP и SLA имеют заметные недостатки. Тем не менее, мы советуем избегать их, если это возможно, и использовать принтер на основе нити (3D-принтеры 3-в-1, если вы хотите меньше стресса и больше вариантов совместимых материалов).

Постобработка

Процессы 3D-печати на основе смолы всегда требуют этапа последующей обработки из-за тонкости создаваемых ими моделей и соответствующих опорных структур, которые они используют. В дополнение к удалению опорных структур пользователям может потребоваться:

Сухой
Очистите детали из смолы изопропиловым спиртом или монометиловым эфиром трипропиламингликоля.
Отшлифуйте поверхность модели.
Раскрась модель

Очевидно, что в зависимости от конкретного процесса, о котором мы говорим, и конкретных материалов, которые использовались во время печати, не все эти варианты последующей обработки будут необходимы, но даже выполнение нескольких из них потребует дополнительного времени для печати. общий процесс печати.

Нет абсолютного победителя в процессах постобработки, но технология DLP имеет преимущество из-за маловероятной потребности в постотверждении.

Кроме того, после первых нескольких попыток постобработки вы можете обнаружить, что для этого требуются опыт, интуиция и значительная концентрация. Тем не менее, DLP с меньшей вероятностью потребует сушки и пост-отверждения, чем модели, напечатанные SLA. С другой стороны, скорее всего, потребуется шлифовка. Выбор картины зависит от пользователя и от того, нравится ли ему то, что он видит.

Приложение

Это наиболее важный фактор для многих разработчиков продуктов, поскольку он обобщает общую ценность технологии печати для них.

SLA 3D-печать пригодится для изготовления прототипов (как детализированных, так и простых), визуальных и концептуальных моделей, а также сборочных деталей, если это необходимо. Таким образом, принтеры SLA самого высокого качества широко используются в промышленности и производстве высокого класса. Некоторые более конкретные приложения включают:

Производство моделей зубов
Производство сборочных деталей
Производство ювелирных изделий

Все это возможно только благодаря качеству и точности исполнения производимых моделей. Другая сторона этого сравнения, технология DLP, также используется во многих тех же отраслях, что и SLA. Разница в их применении обычно зависит от того, насколько большое значение придается эстетике и геометрической точности модели, которую необходимо изготовить.

Вы можете использовать DLP для создания моделей сборочных деталей в промышленности, но конечный результат лучше всего печатать на принтере SLA.

Цена

Как и ожидалось, принтеры DLP, как правило, дешевле, чем принтеры SLA, в основном из-за лазерной технологии, которая используется в последних, и ее более высокой точности до мельчайших деталей. При этом цены на оба типа принтеров уже не такие простые, как раньше.

В те времена, когда 3D-принтеры использовались только в промышленности и производстве, на рынке присутствовали только высококачественные версии, но с коммерциализацией этих принтеров более уместно классифицировать их цены в зависимости от сложности.

3D-принтеры SLA начального или потребительского уровня могут стоить всего 2 000 долларов США, а промышленные принтеры — до 500 000 долларов США. С другой стороны, самые дешевые DLP-принтеры на рынке могут стоить около 200 долларов США, а более дорогие — до 85 000 долларов США.

Заключительные мысли

На принтеры DLP и SLA постоянно обращают внимание из-за их непригодности для работы в людных местах. Однако их общая эффективность должна иметь значение; и если вы не собираетесь использовать их в офисных помещениях, они все равно будут очень полезны в более частной мастерской.

Еще одна проблема может заключаться в специфичности и дороговизне необходимых материалов, особенно по сравнению с принтерами на основе нити. Таким образом, пусть ваши потребности и финансовые возможности определяют ваше решение. В целом, обе технологии являются первоклассными, и если они соответствуют вашей цели, они будут хорошо служить. Однако, если вы новичок в 3D-печати, филаментный принтер может стать хорошим стартом. Дополнительный совет: если вы выбираете нить, рассмотрите принтеры с функцией автоматического выравнивания. Вы бы поблагодарили нас позже!

Ссылки

Границы | прогрессивная технология 3D-печати и ее применение в медицинских материалах | Фармакология

Трехмерная (3D) печать позволяет создавать изображения на анатомическом уровне с учетом особенностей пациента с высокой регулируемостью и разрешением в микроструктурах. Благодаря экономичному производству для высокой производительности 3D-печать стала ведущей технологией производства в области здравоохранения и фармацевтики, которая подходит для различных приложений, включая модели тканевой инженерии, анатомические модели, фармакологический дизайн и модель проверки, медицинское оборудование и инструменты.

Недавние достижения в области технологий аддитивного производства (АП) позволили широко использовать их в различных областях. 3D-печать становится обычным явлением для биомедицинских приложений, требующих индивидуального изготовления протезов и приспособлений, соответствующих анатомическим особенностям пациента. В этой работе была исследована возможность использования технологии фотополимеризации в ванне, основанной на цифровой обработке света (DLP), для производства полимерных ортодонтических приспособлений.

На рынке существует множество процессов 3D-печати. Знакомство с нюансами каждой из них помогает прояснить, чего вы можете ожидать от окончательных отпечатков, чтобы в конечном итоге решить, какая технология подходит для вашего конкретного приложения.

Стереолитография (SLA) и 3D-печать с цифровой обработкой света (DLP) — два наиболее распространенных процесса 3D-печати смолой. Полимерные принтеры популярны для изготовления высокоточных, изотропных и водонепроницаемых прототипов и деталей из ряда передовых материалов с прекрасными характеристиками и гладкой поверхностью.

Хотя когда-то эти технологии были сложными и дорогостоящими, современные малоформатные настольные 3D-принтеры SLA и DLP на основе смолы позволяют производить детали промышленного качества по доступной цене и с непревзойденной универсальностью благодаря широкому спектру материалов.

Оба процесса работают путем выборочного воздействия на жидкую смолу источника света — лазера SLA и проектора DLP — для формирования очень тонких твердых слоев пластика, которые складываются в твердый объект.Хотя в принципе эти две технологии очень похожи, результаты могут значительно различаться.

В этом подробном руководстве мы подробно рассмотрим два процесса 3D-печати из смолы и рассмотрим, как они сравниваются с точки зрения разрешения, точности, объема сборки, скорости, рабочего процесса и многого другого.

Запросить бесплатный образец

Увидьте и почувствуйте качество Formlabs своими глазами. Мы бесплатно доставим образец детали в ваш офис.

Как работают 3D-принтеры SLA Resin?

Настольные 3D-принтеры SLA содержат резервуар для смолы с прозрачным основанием и антипригарной поверхностью, которая служит подложкой для отверждения жидкой смолы, что позволяет аккуратно отделять вновь образованные слои.

Процесс печати начинается, когда сборочная платформа опускается в резервуар со смолой, оставляя пространство, равное высоте слоя, между сборочной платформой или последним завершенным слоем и дном резервуара. Лазер указывает на два зеркальных гальванометра, которые направляют свет в правильные координаты на серии зеркал, фокусируя свет вверх через дно резервуара и отверждая слой смолы.

Затем отвержденный слой отделяется от дна резервуара, а платформа для сборки поднимается, позволяя свежей смоле течь под ним. Процесс повторяется до тех пор, пока печать не будет завершена.

Технология стереолитографии с низким усилием (LFS), используемая в Form 3+ и Form 3L, является следующим этапом SLA 3D-печати.

В 3D-принтерах LFS оптика заключена в блок обработки света (LPU). Внутри LPU гальванометр позиционирует лазерный луч высокой плотности в направлении Y, пропускает его через пространственный фильтр и направляет на складное зеркало и параболическое зеркало, чтобы последовательно доставлять луч перпендикулярно плоскости построения и обеспечивать точную и воспроизводимую точность. распечатки.

По мере того, как LPU перемещается в направлении X, напечатанная деталь аккуратно отделяется от гибкого дна резервуара, что значительно снижает силы, воздействующие на детали в процессе печати.

3D-печать LFS значительно снижает силы, воздействующие на детали в процессе печати, благодаря использованию гибкого резервуара и линейного освещения для обеспечения невероятного качества поверхности и точности печати.

Эта передовая форма стереолитографии обеспечивает значительно улучшенное качество поверхности и точность печати. Меньшее усилие печати также позволяет легко отрывать опорные конструкции, которые легко отрываются, и этот процесс открывает широкий спектр возможностей для будущей разработки передовых, готовых к производству материалов.

Введение в 3D-печать с помощью настольной стереолитографии (SLA)

Ищете 3D-принтер для печати ваших 3D-моделей в высоком разрешении? Загрузите наш информационный документ, чтобы узнать, как работает SLA-печать и почему это самый популярный процесс 3D-печати для создания моделей с невероятной детализацией.

Как работают 3D-принтеры DLP Resin?

Как и их аналоги SLA, настольные 3D-принтеры DLP построены вокруг резервуара для смолы с прозрачным дном и платформы для сборки, которая опускается в резервуар для смолы для создания деталей в перевернутом виде, слой за слоем.

Разница заключается в источнике света. В 3D-принтерах DLP используется экран цифрового проектора, чтобы проецировать изображение слоя на всю платформу, отверждая все точки одновременно.

Свет отражается на цифровом микрозеркальном устройстве (DMD), динамической маске, состоящей из зеркал микроскопического размера, размещенных в матрице на полупроводниковом чипе. Быстрое переключение этих крошечных зеркал между линзами, которые направляют свет на дно резервуара или на радиатор, определяет координаты, в которых жидкая смола отверждается в заданном слое.

Поскольку проектор представляет собой цифровой экран, изображение каждого слоя состоит из квадратных пикселей, в результате чего трехмерный слой формируется из небольших прямоугольных кубов, называемых вокселями.

SLA и DLP: сравнение полимерных 3D-принтеров

Разрешение

Разрешение появляется чаще, чем любое другое значение, в спецификациях 3D-принтеров, но также часто вызывает путаницу. Базовые единицы процессов SLA и DLP имеют разную форму, что затрудняет сравнение разных машин только по числовым характеристикам.

В 3D-печати необходимо учитывать три измерения: два плоских 2D-измерения (X и Y) и третье вертикальное измерение Z, которое обеспечивает 3D-печать.

Разрешение по оси Z определяется толщиной слоя, которую может создать 3D-принтер. Полимерные 3D-принтеры, такие как SLA и DLP, предлагают одни из лучших разрешений Z — самые тонкие слои — среди всех процессов 3D-печати, и пользователи обычно могут выбирать из ряда вариантов высоты слоя от 25 до 300 микрон, что позволяет дизайнерам найти баланс между деталями и скорость.

В 3D-печати DLP разрешение XY определяется размером пикселя — наименьшим элементом, который проектор может воспроизвести в пределах одного слоя.Это зависит от разрешения проектора, наиболее распространенным из которых является Full HD (1080p), и его расстояния от оптического окна. В результате большинство настольных 3D-принтеров DLP имеют фиксированное разрешение XY, обычно от 35 до 100 микрон.

Для 3D-принтеров SLA разрешение XY представляет собой комбинацию размера лазерного пятна и приращений, с помощью которых можно управлять лазерным лучом. Например, 3D-принтер Form 3 LFS оснащен лазером с размером пятна 85 микрон, но из-за процесса непрерывного линейного сканирования лазер может перемещаться с меньшими шагами, и принтер может стабильно печатать детали с разрешением XY 25 микрон.

Однако разрешение само по себе часто является просто показателем тщеславия. Он дает некоторое представление, но не обязательно напрямую связан с точностью, четкостью и качеством печати.

Точность и аккуратность

Поскольку 3D-печать — это аддитивный процесс, каждый слой дает возможность для неточности, а процесс формирования слоев влияет на уровень точности, определяемый как повторяемость точности каждого слоя. Точность и прецизионность зависят от многих различных факторов: процесса 3D-печати, материалов, настроек программного обеспечения, постобработки и т. д.

В целом 3D-принтеры SLA и DLP на полимерной основе являются одними из самых точных и точных процессов 3D-печати. Различия в точности и прецизионности часто лучше объясняются различиями между машинами разных производителей, чем различиями между самими технологиями.

Например, в SLA- или DLP-принтерах начального уровня могут использоваться стандартные проекторы, лазеры или гальванометры, и их производители будут стараться добиться от этих компонентов максимальной производительности. Профессиональные 3D-принтеры SLA и DLP, такие как Formlabs Form 3, оснащены настраиваемой оптической системой, адаптированной к спецификациям, требуемым профессиональными приложениями клиентов.

Точность и прецизионность имеют решающее значение для таких деталей, как зубные шины (слева) и хирургические шаблоны (справа).

Калибровка также имеет решающее значение. При использовании DLP-проекторов производителям приходится иметь дело с неравномерным распределением света на плоскости сборки и оптическими искажениями линз — это означает, что пиксели в середине не имеют того же размера или формы, что и пиксели по краям. 3D-принтеры SLA используют один и тот же источник света для каждой части отпечатка, что означает, что он однороден по определению, но им по-прежнему требуется обширная калибровка для учета искажений.

Даже 3D-принтер с компонентами высочайшего качества и степенью калибровки может давать самые разные результаты в зависимости от материала. Различные смолы требуют оптимизированных настроек материала для правильной работы, которые могут быть недоступны для готовых материалов или смол, которые не были тщательно протестированы с конкретной моделью 3D-принтера.

Вывод? Точность и прецизионность практически невозможно понять только по техническим характеристикам. В конечном счете, лучший способ оценить 3D-принтер — это осмотреть настоящие детали или попросить производителя создать пробную печать одного из ваших собственных дизайнов.

Увеличить объем

Для 3D-принтеров DLP существует прямой компромисс между разрешением и объемом печати. Разрешение зависит от проектора, который определяет количество доступных пикселей/вокселей. Если приблизить проектор к оптическому окну, пиксели уменьшатся, что увеличит разрешение, но ограничит доступную область построения.

Некоторые производители размещают несколько проекторов рядом друг с другом или используют проектор высокой четкости 4K для увеличения объема сборки, но это приводит к значительно более высоким затратам, из-за которых эти устройства зачастую становятся невыгодными для рынка настольных ПК.

В результате 3D-принтеры DLP обычно оптимизированы для конкретных случаев использования. Некоторые из них имеют меньший объем сборки и предлагают высокое разрешение для производства небольших детализированных изделий, таких как ювелирные изделия, в то время как другие могут производить более крупные детали, но с более низким разрешением.

Процесс стереолитографии по своей сути является более масштабируемым, поскольку объем сборки 3D-принтера SLA полностью не зависит от разрешения отпечатка. Один отпечаток может быть любого размера и с любым разрешением в любом месте в области сборки. Это позволяет печатать на 3D-принтере большие детали с высоким разрешением или большую партию детализированных мелких деталей, чтобы повысить производительность на одном и том же станке.

Другим основным препятствием для увеличения объема печати на 3D-принтерах SLA и DLP является усилие отслаивания. При печати больших деталей силы, воздействующие на детали, экспоненциально возрастают по мере того, как отвержденный слой отделяется от резервуара.

При 3D-печати LFS гибкая пленка у основания резервуара для смолы мягко отслаивается, когда платформа для сборки тянет деталь вверх, что значительно снижает нагрузку на деталь. Эта уникальная функция позволила существенно увеличить объем сборки для первого доступного широкоформатного SLA-3D-принтера Form 3L.

Form 3L — это первый доступный широкоформатный 3D-принтер SLA с рабочим объемом 30 см x 33,5 см x 20 см.

Стереолитография (SLA) и цифровая обработка света (DLP) — две самые популярные технологии 3D-печати. Имея ряд общих черт, как SLA, так и DLP относятся к семейству технологий 3D-печати для полимеризации в ваннах. Эти две технологии претерпели огромную эволюцию за последнее десятилетие, перейдя от быстрого прототипирования к производству.

Благодаря высокой точности и превосходному качеству производимых деталей SLA и DLP могут использоваться для широкого спектра применений, включая функциональные прототипы, стоматологические изделия, товары народного потребления и даже формы для ювелирных изделий.

Вслед за нашей предыдущей статьей об эволюции 3D-печати металлами, сегодня мы углубимся в стереолитографию и аналогичные технологии 3D-печати: как они развивались, текущие области применения и будущие возможности.

SLA, DLP и полимеризация в ваннах: объяснение терминов

И SLA, и DLP относятся к категории полимеризации в ваннах для 3D-печати.

Полимеризация в ванне – это процесс 3D-печати, в котором используется источник света, например УФ-излучение, для отверждения (отверждения) жидких фотоотверждаемых смол (также известных как фотополимеры) для создания твердой детали слой за слоем.

По сути, и SLA, и DLP используют жидкие смолы и источник света для производства 3D-печатных деталей. Однако ключевое различие между двумя технологиями заключается в типе источника света, используемого для отверждения материала: в случае SLA это УФ-излучение, а в случае DLP используется экран цифрового светового проектора.

Процессы печати DLP и SLA. [Изображение предоставлено Manufactur3D]

Процесс SLA начинается с 3D-принтера, содержащего резервуар с УФ-отверждаемой смолой. Когда начинается печать, платформа для сборки погружается в резервуар, и лазерный луч обводит контуры детали, затвердевая слой жидкой смолы. Когда слой готов, платформа сборки опускается, освобождая место для следующего слоя.

3D-принтеры DLP работают почти так же, как системы SLA. Однако ключевое отличие заключается в том, что DLP использует экран цифрового светового проектора для одновременной вспышки изображения каждого слоя. Поскольку весь слой полимерного материала сразу подвергается воздействию источника света, DLP обычно является более быстрым процессом, чем SLA.

Хотя это происходит быстрее, при 3D-печати DLP приходится идти на компромиссы в отношении разрешения и чистоты поверхности. Это связано с тем, что цифровой световой проектор излучает свет в пикселях, создавая объемные пиксели или воксели в смоле. Это, в свою очередь, приводит к пиксельной форме, препятствующей сглаживанию краев.

Существуют и другие запатентованные технологии, в которых используется полимерный материал для создания полимерных деталей. Например, запатентованная компанией Carbon технология Digital Light Synthesis™ (DLS) позволяет получать высококачественные детали быстрее, чем многие другие процессы 3D-печати.

DLS использует фотохимический процесс, при котором свет проецируется через кислородопроницаемую мембрану в ванну с жидкой смолой, отверждаемой УФ-излучением. Затем используется запрограммированная ванна или печь для термического отверждения, чтобы задать механические свойства детали и укрепить ее.

Теперь, когда мы освоили основы полимеризации в ваннах, давайте подробнее рассмотрим, как развивалась эта технология.

Эволюция SLA и DLP

Эра 3D-печати началась со стереолитографии. Хотя происхождение SLA обычно приписывают изобретателю Чаку Холлу, именно японский исследователь доктор Хидео Кодама впервые представил новый подход к послойному отверждению фоточувствительных смол УФ-светом.

Однако термин "стереолитография" был придуман Халлом в 1984 году, который успешно запатентовал эту технологию. Два года спустя, стремясь коммерциализировать технологию, Халл основал компанию 3D Systems, и в 1987 году была выпущена первая машина SLA.

Хотя история SLA тесно связана с 3D Systems, эволюция DLP тесно связана с другой американской компанией: EnvisionTEC.

Аль Сиблани, генеральный директор EnvisionTEC, разработал первый функциональный DLP-принтер в 2000 году вместе с деловым партнером Александром Школьником. Два года спустя EnvisionTEC выпустила на рынок первую DLP-машину — 3D-принтер Perfactory.

1981: Д-р Хидео Кодама подает заявку на патент устройства для быстрого прототипирования, описываемого как система отверждения смолы с помощью лазерного луча.Хотя устройство можно рассматривать как предшественник стереолитографии, полный патент так и не был оформлен — как сообщается, из-за отсутствия финансирования.

1984 г.: Чак Халл подает патент на "Устройство для создания трехмерных объектов с помощью стереолитографии".

1986: Халл основывает компанию 3D Systems.

1987: 3D Systems выпускает на рынок первую систему 3D-печати SLA — машину SLA-1.

2000: Аль Сиблани и Александр Школьник из EnvisionTEC разрабатывают первый функциональный прототип DLP-принтера.

2002: EnvisionTEC выводит на рынок 3D-принтер Perfactory DLP.

2010 годы: истекает срок действия нескольких патентов на SLA и другие технологии 3D-печати, что приводит к появлению новых компаний, разрабатывающих собственные системы SLA.

2011: Formlabs выходит на рынок 3D-печати со своим недорогим профессиональным настольным 3D-принтером SLA — Form 1.

2013 г.: Photocentric разрабатывает технологию Daylight Polymer Printing — более дешевую технологию 3D-печати, в которой ЖК-экраны используются в качестве светового проектора.

2014 : Carbon представляет свою технологию цифрового синтеза света (DLS), способную печатать на высоких скоростях и производить детали, не уступающие по качеству литью под давлением.

2016 : 3D Systems представляет Figure 4, модульный роботизированный 3D-принтер, предназначенный для автоматизации процесса 3D-печати SLA.

2018: Adidas массово производит 3D-печатные промежуточные подошвы для своей линейки кроссовок Futurecraft 4D с использованием технологии Carbon DLS.

2010-е годы: новая эра для SLA

2010-е годы были особенно плодотворными с точки зрения развития технологий SLA и DLP.

В период с 2011 по 2016 год появилось несколько новых технологий фотополимеризации, расширяющих возможности 3D-печати.

Применение SLA к настольной 3D-печати

Настольная 3D-печать исторически была прерогативой FDM.

Однако, когда в конце 2000-х истек срок действия нескольких патентов, касающихся SLA, зародился потенциал настольной SLA-3D-печати. Одной из компаний, которая воспользовалась этим меняющимся ландшафтом, была Formlabs.

Компания Formlabs была основана в 2011 году с целью вывести на рынок недорогие настольные SLA-принтеры.

В то время рынок SLA состоял из крупных и дорогих промышленных 3D-принтеров, недоступных для многих небольших компаний.

Системы SLA Formlabs для настольных ПК помогли изменить сложившееся положение, предлагая машины не только меньшего размера, но и более доступные. Это, в свою очередь, означает, что эти промышленные машины доступны для более широкого круга компаний.

Перенос SLA на настольные компьютеры имеет решающее значение для Formlabs, особенно в связи с тем, что настольные системы все чаще находят промышленное применение. Действительно, всего через несколько лет после основания Formlabs достигла статуса единорога. Компания утверждает, что является крупнейшим в мире продавцом 3D-принтеров SLA: продано более 40 000 систем.

Менее чем за десятилетие Formlabs зарекомендовала себя как одна из ведущих компаний в области 3D-печати SLA для настольных ПК благодаря сочетанию технологических инноваций и проницательного стратегического мышления.

Настольный 3D-принтер Formlabs SLA Form 2 предлагает технологию по более низкой цене [Изображение предоставлено Formlabs]

Разработка новых подходов к DLP

С момента своего появления на рынке в 2002 году технология DLP неуклонно развивалась, обеспечивая более высокую точность и более высокую скорость печати. Компания EnvisionTEC, лидер в области технологий DLP, внесла значительный вклад в развитие этой области.

Чтобы дать производителям возможность печатать быстрее и производить более крупные детали, в начале 2016 года компания представила технологию непрерывного цифрового легкого производства (cDLM).

В отличие от технологии DLP, cDLM работает за счет непрерывного перемещения рабочего стола по оси Z. По сравнению с традиционными методами DLP технология cDLM обеспечивает более высокую скорость печати (20–50 мм/ч), а также позволяет изготавливать более крупные детали.

В конце 2018 года EnvisionTEC объявила о выпуске новейшей системы в своей линейке 3D-принтеров cDLM: Envision One cDLM. Новая линейка представлена двумя моделями: Envision One cDLM Dental и Envision One cDLM Mechanical, предназначенными для стоматологии и машиностроения соответственно.

3D-принтер EnvisionONE cDLM [Изображение предоставлено EnvisionTEC]

Новый взгляд на фотополимерную 3D-печать

Полимерная печать при дневном свете (DPP) — одна из последних разработок в области 3D-печати с полимеризацией в ваннах.

Технология, разработанная британским специалистом по смолам компанией Photocentric, переосмысливает фотополимеризационную печать, используя для отверждения смолы дневной свет вместо ультрафиолетового.

Photocentric достигает этого, оснащая свои 3D-принтеры массовыми ЖК-экранами. В ноябре 2015 года компания представила первый фотополимерный 3D-принтер, работающий при дневном свете.

Поскольку стоимость ЖК-экрана составляет лишь часть стоимости лазеров или цифровых световых проекторов, 3D-принтеры Photocentric дешевле, чем SLA/DLP-принтеры, при этом предлагая такое же качество печати (для справки, Photocentric в настоящее время предлагает 3 машины по цене от 2300 до 4800 долларов США).

Компания Photocentric, основанная в 2002 году, по сообщениям, является одним из немногих производителей фотополимерных смол в мире.

Помимо экономической выгоды, у систем DPP есть и другие преимущества. Например, очень низкая интенсивность света практически не приводит к выделению тепла в процессе полимеризации, что снижает вероятность прилипания объекта к резервуару для смолы во время печати.

Но, возможно, самым большим преимуществом DPP является возможность широкоформатной печати с высоким разрешением по низкой цене. Об этом свидетельствует недавно представленный компанией Photocentric 3D-принтер LC Maximus.

Разработанная для «массового производства и крупномасштабного прототипирования», машина оснащена 40-дюймовым ЖК-экраном с разрешением 4K и имеет рабочий объем 700 x 893 x 510 мм. Принтер LC Maximus по цене менее 15 000 долл. США вполне может конкурировать с сопоставимыми системами SLA и DLP.

Жидкокристаллический 3D-принтер Photocentric [Изображение предоставлено Photocentric]

Хотя технология Photocentric все еще набирает обороты, ее доступность и преимущества по сравнению с традиционной печатью SLA/DLP могут сделать ее жизнеспособной альтернативой более дешевым системам SLA и DLP.

Состояние рынка материалов

Рынок смол для 3D-печати стал крупнейшим сегментом рынка материалов для аддитивной печати. Такие компании, как 3D Systems и EnvisionTEC, предлагают более 25 запатентованных полимерных материалов.

Тем не менее, разработка материалов для фотополимерной 3D-печати, то есть пригодных для печати фоточувствительных смол, остается медленной.

Одним из препятствий на пути к большему разнообразию материалов является патентованный характер многих смоляных материалов. Стоимость, конечно, другая.

И они идут рука об руку. Запатентованная модель материалов обычно приводит к более высоким ценам на материалы и более медленным темпам инноваций для новых составов материалов. И все же, чтобы отрасль продолжала процветать, важно иметь доступ к как можно более разнообразным материалам.

Создание открытой экосистемы материалов

Одним из возможных путей продвижения вперед является модель с открытыми материалами.

Для некоторых, чтобы 3D-печать была жизнеспособной для производства, должны быть доступны сотни материалов инженерного класса — количество, которое вряд ли будет достигнуто одной компанией.

Благодаря стратегическому сотрудничеству и партнерским отношениям открытый подход к материалам может ускорить разработку материалов и ускорить внедрение 3D-печати в производственных цехах.

Origin — компания, разработавшая технологию программируемой фотополимеризации (P3), которая будет запущена в ближайшие месяцы. Технология Origin обещает выйти за рамки стандартных фотополимеров, предлагая новые типы термореактивных материалов и совершенно новый химический состав.

Ключом к этому станет открытая платформа аддитивного производства компании, которая будет опираться на партнерские отношения для расширения выбора материалов, доступных пользователям технологии.

На данный момент Origin уже сотрудничает с двумя крупными химическими компаниями, BASF и Henkel.

Fortify — еще один новый игрок, использующий подход с открытыми материалами. Компания Fortify, основанная в 2016 году, привлекла 2,5 миллиона долларов для вывода на рынок своей запатентованной технологии Fluxprint. Утверждается, что эта технология позволяет обрабатывать высокоэффективные композитные материалы.

Компания создала платформу Fortify Fibre Platform, чтобы привлечь производителей материалов и поставщиков смол к совместной разработке высокоэффективных смол с командой ученых-материаловедов и инженеров Fortify. DSM, специалист по фотоактивным смолам для AM, стала одним из первых партнеров Fortify Fibre Platform.

На данный момент компания Fortify разработала смолы, армированные углеродным волокном и стекловолокном, которые, как сообщается, являются самыми прочными смолами, доступными на рынке.

В конечном счете, открытый подход к материалам может приблизить отрасль к массовому аддитивному производству, открывая больше масштабных приложений.

Начало производства

SLA и DLP становятся технологиями массового производства.В одном примере 3D-печать DLP полностью заменила традиционное производство слуховых аппаратов.

Производитель слуховых аппаратов Sonova, лидер на рынке слуховых аппаратов, использует технологию DLP для производства индивидуальных внутриушных слуховых аппаратов с 2001 года. Сегодня компания ежегодно печатает на 3D-принтере сотни тысяч уникальных изделий.

Используя эту технологию, Sonova производит корпуса для внутриушных слуховых аппаратов, которые адаптированы к индивидуальным потребностям каждого пользователя. Компания считает, что такой уровень настройки возможен только с помощью 3D-печати.

Эти технологии 3D-печати могут быть успешными и в других отраслях, главным примером которых является обувь.

Технологии полимеризации в ваннах предлагают ряд преимуществ для обувной промышленности. Например, в 2018 году бренд спортивной одежды Adidas объявил о массовом производстве кроссовок Futurecraft 4D с напечатанной на 3D-принтере промежуточной подошвой, что стало возможным благодаря технологии Carbon DLS.

Промежуточная подошва кроссовок создана из жидкой полиуретановой смолы и имеет сложную решетчатую структуру в области пятки и передней части стопы.

Эта структура учитывает различные потребности пользователя в амортизации во время бега, обеспечивая более высокую производительность и больший комфорт.

Хотя это всего лишь два примера массового производства с использованием 3D-печати, их последствия обнадеживают: SLA/DLP и 3D-печать в целом не являются инструментом исключительно для создания прототипов и способны удовлетворить сложные производственные потребности.

Стереолитография: непрерывная эволюция

Когда речь идет об SLA, DLP и более широком семействе технологий полимеризации в ваннах, одна из ключевых тенденций заключается в том, что применение этих технологий все больше смещается в сторону масштабного производства. Движущей силой этой тенденции являются важные технологические разработки — более быстрые и точные системы, более широкий спектр доступных полимерных материалов и, конечно же, доступ к более дешевым альтернативам настольным компьютерам.

Несмотря на то, что эта технология будет продолжать повышать ценность уже существующих приложений, разработка более автоматизированных и масштабируемых систем приведет к еще большему расширению этих приложений. Поскольку новые достижения постоянно раскрываются, это, безусловно, захватывающее время, чтобы стать свидетелем этой эволюции.

Вверху: Formlabs очищает 3D-печать смолой/изображением. Кредит: Formlabs

Ватная фотополимеризация — это популярная технология 3D-печати, и в этой категории представлены три основных 3D-принтера: 3D-принтер SLA, 3D-принтер DLP и 3D-принтер DLS. Все эти 3D-принтеры основаны на смоле, но у них разные операции, что приводит к разным приложениям.

В этой статье мы поговорим о трех самых популярных технологиях фотополимеризации в ваннах, т. е. SLA, DLP и DLS. Но сначала давайте разберемся с технологией фотополимеризации в ваннах.

Фотополимеризация в ваннах

В ванне для фотополимеризации используется емкость с жидкой фоточувствительной полимерной смолой. Эта смола затвердевает под воздействием УФ-излучения. Это свойство используется для послойного построения объектов.

Банка, заполненная жидкой фотополимерной смолой, подвергается воздействию УФ-излучения в контролируемой среде, после чего вычерчивается геометрия печатаемого объекта. Открытая смола затвердевает (так называемое отверждение) и формируется твердый слой. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будет напечатан весь объект.

3D-принтер SLA, 3D-принтер DLP и 3D-принтер DLS

Теперь мы рассмотрим все три типа один за другим.

1. Стереолитографический (SLA) 3D-принтер

Вверху: принтер Form 3L от Formlabs/Изображение предоставлено Formlabs

Стереолитографический аппарат (SLA) — это первая запатентованная технология 3D-печати. Он был запатентован Чарльзом Халлом — «отцом 3D-печати» в 1984 году. В 3D-принтере SLA используется лазер для выборочного отверждения жидкой смолы в ванне для формирования объекта слой за слоем.

Давайте разберемся с работой на 3D-принтере SLA

3D-принтер SLA работает

В 3D-принтере SLA используется жидкая смола в ванне, которая избирательно подвергается воздействию лазера, и смола затвердевает (отверждается) везде, где лазер взаимодействует с жидкостью. Этот лазер выборочно затвердевает в каждой точке слоя, чтобы сформировать полный слой создаваемого объекта. Как только слой затвердеет, рабочая платформа перемещается вверх на высоту, равную высоте слоя, и процесс повторяется снова и снова, пока не будет сформирована вся модель.

В 3D-принтерах SLA в качестве источника света используется лазер.Поскольку лазер является точечным источником, его необходимо специально освещать во всех отдельных точках слоя, поэтому этот процесс требует времени.

Объекты, напечатанные на 3D-принтере SLA, имеют лучшую чистоту поверхности, а качество остается стабильным даже при 3D-печати нескольких объектов за один прогон. 3D-принтер SLA способен отображать очень мелкие детали дизайна, иногда даже размером до 20 микрон.

Материалы

В 3D-принтере SLA используются термореактивные полимеры, которые изготавливаются на заказ в соответствии с определенными приложениями, такими как стоматология, ювелирные изделия, высокотемпературные, прочные, гибкие и даже керамические.

Приложения

Продукты, напечатанные на 3D-принтере SLA, используются в таких приложениях, как проверка формы и подгонки прототипов, шаблоны литья по выплавляемым моделям, шаблоны и приспособления, шаблоны литья, стоматологические приложения и т. д.

2. 3D-принтер с цифровой обработкой света (DLP)

Вверху: EnvisionTEC представляет Envision One — цифровой 3D-принтер для непрерывного производства легких материалов. Изображение предоставлено EnvisionTec.

Цифровая обработка света (DLP) также относится к технологии фотополимеризации в ваннах. Она во многом похожа на стереолитографию с небольшой, но очень значительной модификацией. В 3D-принтере DLP используются жидкие светочувствительные смолы, которые отверждаются под действием УФ-излучения. Основное различие между обеими этими технологиями заключается в использовании источника света, и это определяет качество продукта, напечатанного на обеих машинах. Технология DLP использует экран цифрового проектора для отображения одного изображения каждого слоя. Это означает, что печать одного слоя выполняется за одну вспышку. В то время как при печати SLA лазер отслеживает геометрию по координатам. В результате 3D-принтер DLP работает быстрее по сравнению с 3D-принтером SLA.

Давайте разберемся с работой на 3D-принтере DLP

DLP 3D-принтер работает

В 3D-принтере DLP находится чан с жидким полимером, который подвергается воздействию ультрафиолетового излучения в безопасных условиях. Процесс начинается с отправки 3D-изображения на принтер. Световой проектор, который находится под контейнером со смолой, проецирует фрагменты 3D-изображения на слои смолы. Полный первый слой полимера, который подвергается воздействию УФ-света, затвердевает, и процесс продолжается до 2-го и всех последующих слоев фотополимера. Процесс продолжается до тех пор, пока не будет построена 3D-модель.

Один из основных недостатков 3D-принтера DLP заключается в том, что на качество вывода влияет количество единиц, которые должны быть напечатаны в одном лотке. Поскольку он использует источник света, весь слой печатается за один раз, поэтому пиксели света распределяются по количеству печатаемых объектов. Чем больше товаров, тем меньше качество.

Материалы

Материалы, используемые в 3D-принтерах DLP, аналогичны материалам, используемым в 3D-принтерах SLA. В некоторых случаях материалы можно использовать взаимозаменяемо, но это не рекомендуется.

Приложения

3D-принтер DLP широко используется в ювелирной и стоматологической промышленности. Он также находит применение в эстетических моделях и подарочных изделиях с прекрасными характеристиками.

3. 3D-принтер с цифровым синтезом света (DLS™)

Вверху: Carbon L1 в очереди в своей лаборатории/Изображение предоставлено: Carbon

Технология Carbon DLS™, ранее известная как CLIP, представляет собой запатентованную технологию, первоначально предоставленную EiPi Systems в 2015 году, но теперь разработанную и продвигаемую компанией Carbon. Его изобрел генеральный директор и соучредитель компании Carbon Джозеф Дезимоун вместе с Александром и Никитой Ермошкиными и Эдвардом Т. Самульским.

Технология Carbon CLIP использует ультрафиолетовый свет для отверждения (отверждения) светочувствительной жидкой смолы, находящейся в ванне над источником света. Платформа сборки сначала погружается в жидкую смолу, а затем вытягивается вверх, чтобы буквально вытащить 3D-объект из смолы.

Давайте разберемся, как работает 3D-принтер DLS.

3D-принтер DLS работает

Процесс начинается с того, что платформа для сборки погружается в жидкую светочувствительную смолу, находящуюся в ванне. Чан держится на кислородопроницаемом окне (окошке). В то время как двигатель ультрафиолетового света выступает из-под окна. Световой двигатель высвечивает поток изображения каждого слоя на ванну через кислородопроницаемое окно. Это окно позволяет кислороду проходить через него в незначительных количествах.Это отвечает за создание тонкой жидкой поверхности неотвержденной (незатвердевшей) смолы между окном и самой деталью. Тонкая поверхность раздела жидкости буквально «зона отсутствия реакции» называется «мертвой зоной». Мертвая зона очень тонкая и равна всего одной трети человеческого волоса. Это не только обеспечивает непрерывный поток кислорода и жидкости между окном и ковриком, но и предотвращает прилипание детали к самому окну.

Carbon продает 3D-принтер DLS по модели подписки, что помогает клиентам использовать эту технологию по низкой цене. В 3D-принтере DLS используется технология CLIP, которая помогает сократить время сборки, что позволяет использовать его для массовой настройки.

Материалы

Carbon разрабатывает собственный ассортимент инженерных и стоматологических смол, таких как DPR 10, Keysplint Soft, Surgical, EPX 82, EPU 41 и т. д.

Приложения

3D-принтер DLS нашел применение во множестве отраслей и продуктов. Они в основном используются для массовой настройки. Adidas использовал его для производства обуви, Lamborghini — для производства автомобильных деталей в больших масштабах, Riddell — для производства индивидуальных вкладышей для футбольных шлемов, а Specialized использовала 3D-принтеры DLS для печати решетчатых седла велосипеда. Во время кризиса COVID-19 компания Carbon разработала мазки из носа и напечатала их на своих 3D-принтерах DLS.

Он применяется в машиностроении, а также в стоматологических продуктах.

Заключение

SLA, DLP и DLS — это три технологии 3D-печати с фотополимеризацией в ваннах, доступные на рынке. Хотя срок действия патентов на SLA и DLP истек, и в настоящее время они производятся несколькими компаниями по всему миру, DLS по-прежнему подпадает под действующий патент. Все три технологии хорошо зарекомендовали себя на рынке и активно используются во многих сложных и практических приложениях в различных отраслях.

О журнале Manufactur3D: Manufactur3D — это онлайн-журнал о 3D-печати. который публикует последние новости о 3D-печати, идеи и анализ со всего мира. Посетите нашу страницу обучения 3D-печати, чтобы прочитать больше таких информативных статей. Чтобы быть в курсе последних событий в мире 3D-печати, поставьте нам лайк на Facebook или подпишитесь на нас в LinkedIn.

Читайте также: