Это сравнение SLA и DLP, двух популярных технологий 3D-печати на основе смолы. Узнайте все о том, чем они отличаются друг от друга!
Фотополимерная 3D-печать — это процесс отверждения жидкого пластика с помощью света. Это одна из старейших форм 3D-печати, которая по-прежнему позволяет получать отпечатки высочайшего качества с непревзойденной детализацией.
Хотя в печати смолой используется целый ряд технологий и машин, двумя основными из них являются стереолитография (SLA) и технология формирования изображения для проекторов (DLP). Эти два типа достигают одной и той же цели разными способами. Проще говоря, основное различие заключается в том, что SLA использует лазерный источник света для отверждения смолы, а DLP — проекционную систему со светодиодными лампами.
В этой статье мы рассмотрим сходства и различия между SLA и DLP, уделив особое внимание их соответствующим процессам печати, а также сильным и слабым сторонам. Мы также рассмотрим несколько примеров принтеров для каждой технологии.
Приступим!
Основы фотополимерной печати
Среди процессов 3D-печати технологии SLA и DLP обычно считаются технологиями, способными достичь самых высоких стандартов с точки зрения сложности и точности деталей. Обе технологии основаны на использовании света, как правило, в ультрафиолетовом диапазоне спектра (365–405 нм), хотя некоторые принтеры используют видимый свет для отверждения светочувствительной смолы. Проще говоря, лазер или проектор рисует изображение на смоле, что приводит к затвердеванию жидкости. Прежде чем говорить о том, как отверждается смола, стоит обсудить, что такое смола.
Смола для 3D-печати обычно состоит из эпоксидных или акриловых и метакриловых мономеров, которые полимеризуются и затвердевают под воздействием света. Этот процесс называется сшиванием. Когда свет падает на резервуар со смолой, создавая определенные формы или узоры, из которых состоит каждый слой, формируется твердый объект. В зависимости от конкретной смолы, ее характеристики могут сильно варьироваться от мягких и резиновых до очень твердых или высокотемпературных материалов.
Основным преимуществом печати смолой является невероятная детальность, которую можно достичь — процесс почти идеально воспроизводит желаемое изображение для каждого слоя. Основным недостатком печати смолой является сама смола, так как с ней сложнее работать, чем со стандартным материалом для моделирования методом послойного наплавления (FDM). Из-за своей сложности ассортимент материалов гораздо меньше, чем вы привыкли, особенно по сравнению с FDM.
SLA
Разработанная в 1986 году, SLA является оригинальной технологией 3D-печати. Термин был придуман Чаком Халлом, основателем компании 3D Systems. Это была первая компания, которая коммерциализировала процесс печати, и сегодня он используется как любителями, так и профессионалами.
Печать SLA заключается в направлении лазерного луча на поверхность смолы для отверждения слоя. Первые системы SLA обычно располагали лазерный луч над смолой, который направлялся вниз в конфигурации, обычно называемой ориентацией сверху вниз. Однако большинство современных систем имеют ориентацию снизу вверх, когда лазер направлен вверх на смолу, содержащуюся в чане.
В любом случае, в процессе печати SLA используются зеркала, называемые гальванометрами, на осях X и Y для выборочного отверждения и затвердевания поперечного сечения объекта, слой за слоем. Лазер включается и выключается с помощью компьютерного драйвера, который обеспечивает попадание света на смолу в нужных местах. По мере отверждения каждого слоя он поднимается вверх, освобождая место для следующего жидкого слоя. Обычно лазер рисует периметр детали, а затем выполняет заполнение твердым материалом, или наоборот.
Мощность лазерной точки должна быть достаточной для запуска процесса сшивания в фотополимере, но это легко достигается с помощью твердотельного лазера, который используется в большинстве современных систем. В целом, этот процесс дает отличные результаты и является стабильно надежным.
Преимущества и недостатки
Самым большим преимуществом печати SLA является точность, которая может быть достигнута с помощью лазера. Поскольку это растр слоя изображения, в отвержденном полимере нет зазоров. Скорее, это непрерывная линия отвержденного материала, которая обеспечивает очень гладкую поверхность с высоким уровнем детализации.
Этот процесс растрирования или рисования также является его самым большим недостатком по сравнению с печатью DLP, поскольку отверждение каждого слоя занимает значительно больше времени. Поскольку лазеры работают на определенной длине волны, а смолы отверждаются лучше или хуже в зависимости от длины волны, это также несколько ограничивает использование материалов сторонних производителей. Большинство лазерных машин также поставляются с собственным набором материалов. При этом почти все системы DLP работают на одной длине волны, но в будущем это может измениться.
DLP
Технология печати DLP была изобретена Ларри Хорнбеком в компании Texas Instruments для использования в качестве системы визуальной проекции для медиа-приложений, а затем была модифицирована для фотополимерной печати. Компания создала DLP в 1987 году, но первые коммерческие системы появились только в 1997 году, когда компания Digital Projection Ltd вывела их на рынок.
Вместо лазера в этом процессе печати используется цифровой световой проектор, который проецирует одно изображение каждого слоя. Свет снова направляется зеркалами, но вместо гальванометра используется цифровое микрозеркальное устройство (DMD). DMD располагается между светом и смолой и управляет вращением всех зеркал, чтобы сформировать правильное изображение на поверхности сборки.
Большинство современных световых двигателей используют светодиоды (LED) для фактического отверждения фотополимера. Их состояния «включено» и «выключено» управляются индивидуально и позволяют увеличить разрешение по осям XY. Как и во всех проекционных системах, изображение формируется только на определенных расстояниях, называемых фокусными расстояниями, между линзой проектора и плоскостью, на которую оно проецируется. Чем больше расстояние, тем меньше мощность отверждения проектора.
Сегодня качество DLP-принтеров сильно варьируется в зависимости от мощности источника света, линз, через которые он проходит, и качества DMD, а цены варьируются от 300 до 200 000 долларов.
DLP-печать отличается от SLA тем, что пиксели проецируются в смолу, формируя все изображение сразу. Это значительно ускоряет процесс, но может также повлиять на качество изображения. Однако в последние несколько десятилетий DLP-световые двигатели значительно усовершенствовались, и эта проблема стала менее актуальной.
Преимущества и недостатки
Самым большим преимуществом системы DLP по сравнению с лазерной системой SLA является ее способность отвердевать весь слой за один раз. Скорость печати не зависит от размера модели, что может происходить в системах SLA. Вся печатная платформа может быть подвержена воздействию света проектора, в отличие от SLA, где один лазер должен перемещаться по поперечному сечению детали. Лазер движется довольно быстро в системах SLA, поэтому небольшие и средние объекты могут быть напечатаны быстрее, чем с помощью машины DLP. Однако для больших моделей и партий печати полного размера DLP обеспечит более быстрые результаты.
Еще одним преимуществом систем DLP является то, что они, как правило, более экономичны, чем машины SLA, и проще в калибровке. В отличие от них, машины SLA часто необходимо отправлять производителю для ремонта.
Однако системы DLP, как правило, имеют меньший объем печати по сравнению с машинами SLA. Это связано с тем, что для больших объемов печати требуются большие расстояния, а слишком большое расстояние приводит к снижению разрешения DLP-принтера. Хотя при правильной настройке это не является недостатком, тот факт, что качество изображения зависит от того, насколько точно проектор направляет изображение на фокусное расстояние, делает его более подверженным снижению качества результатов. Хорошая новость заключается в том, что для большинства систем это не является проблемой.
Поскольку система основана на пикселях, качество изображения зависит от разрешения DMD. В зависимости от системы качество изображения может быть ниже и не таким гладким по сравнению с машинами SLA. Это связано с тем, что деталь отвердевает в пикселях, а не в виде непрерывной линии, как в лазерной системе. Однако в современных системах разницу можно заметить только при внимательном осмотре.
В системах DLP сложнее добиться равномерной плотности энергии по всей плоскости отверждения. Иногда для этого необходимо предварительно изменить изображение слоя. В DLP это сложнее, поскольку источник света должен охватывать поверхность чипа DMD, а не только одну точку в пространстве. Обеспечить одинаковую интенсивность света для каждого пикселя сложнее, чем поддерживать постоянную интенсивность лазера. Эта часть выполняется при вводе системы в эксплуатацию на заводе, поэтому обычно об этом не нужно беспокоиться. Однако это усложняет такие методы обработки изображений, как сглаживание, поскольку они обычно изменяют яркость изображения для достижения плавного внешнего вида.
Независимо от того, является ли это системой DLP или лазерной системой, движение машины может быть идентичным. Эти источники изображения влияют только на качество изображения для отверждения каждого слоя. В зависимости от длины волны источника света, системы DLP и SLA могут использовать одни и те же материалы, хотя некоторые из них оптимизированы для одной или другой системы. Оптимизация в основном касается размера пикселя и плотности энергии света. Постобработка для обоих процессов состоит из одних и тех же этапов промывки и последующего отверждения, хотя в системах DLP высокой мощности может потребоваться меньше последующего отверждения.
Системы на основе технологии LCD
Стоит отметить, что принтеры на основе технологии LCD (mSLA) часто сравнивают с устройствами DLP. Это связано с тем, что они также способны отверждать весь слой за один раз и используют светодиоды в качестве источника света. Системы DLP обычно считаются более совершенными из-за большей светопроницаемости по сравнению с ЖК-экраном. Другими словами, проектор пропускает гораздо больше света светодиодов, чем ЖК-экран.
Некоторые ЖК-экраны блокируют до 80 % энергии светодиодов, но современные системы, использующие монохромные ЖК-экраны, гораздо более эффективны, поскольку не имеют фильтров для красного, зеленого и синего цветов. ЖК-системы могут быть значительно дешевле, что делает их одной из наиболее широко используемых технологий в устройствах для хобби. Некоторые системы на основе ЖК-экранов отверждают в спектре видимого света, что позволяет им с большим эффектом использовать стандартные ЖК-экраны, такие как Magna от Photocentric.
Ключевые отличия
Если все технические детали и объяснения оказались для вас слишком сложными, вот простое разъяснение основных отличий между SLA и DLP:
SLA
- Один лазер перемещается по поперечному сечению детали.
- Обеспечивает более детализированную печать.
- Объем построения не определяет разрешение.
- Часто имеет более высокую цену.
DLP
- Весь печатный стол подвергается воздействию источника света.
- Скорость печати не зависит от размера модели, в отличие от SLA.
- Больший объем отпечатка означает более низкое разрешение.
- Более доступен для любителей.
