На сегодняшний день существует несколько технологий засвечивания полимера в фотополимерных принтерах процесса «полимеризация в ванне».
Но из них можно выделить три основных:
1) Классический SLA принтер с засвечиванием лазерным лучом (далее по тексту - SLA-принтер).
Лазерный луч через систему развертки (которая может быть реализована различными способами) засвечивает фотополимер, последовательно «оббегая» ванну. Модель формируется за счет включения-отключения лазера.
2) Принтер с засветкой фотополимера при помощи DLP-проектора (далее по тексту - DLP-принтер)
Фотополимер засвечивается DLP-проектором, который по-кадрово выводит сечение формируемой детали.
3) Принтер с засветкой фотополимера светодиодной УФ-матрицей с использованием в качестве маски доработанный LCD-дисплей (далее по тексту - LCD-технология).
Фотополимер засвечивается светодиодной матрицей, изображение формируется за счет LCD-дисплея, который по-кадрово выводит сечение формируемой детали.
Если отличия классической LSA технологии от DLP и LCD очевидны, то DLP и LCD-технологии засвечивания часто путают, что неправильно, т.к. каждая из этих технологий имеет свои особенности, которые влияют на возможности принтера, качество печати, и т.п.
Ниже дано краткое сравнение этих трех технологий по ряду параметров.
1. Размер области печати по XY
SLA-принтер - не ограничен, чем выше область печати, тем ниже скорость (лучу надо успеть «оббежать» большую площадь.
DLP-принтер - не ограничен, чем выше область печати, тем ниже скорость печати и ниже разрешающая способность принтера.
LCD-принтер - область печати жестко привязана к размеру LCD-дисплея.
2. Скорость печати
SLA-принтер - самый «медленный» из трех технологий. Связано это с последовательной засветной и низкой мощностью лазера.
DLP-принтер - самый «быстрый», связано с высокой мощностью проектора.
LCD-принтер - «средний» по скорости печати. Скорость печати связана с мощностью УФ-матриц. Мощность матрицы увеличивать бесконечно нельзя, т.к. мощные матрицы требуют мощного охлаждения, и начинают «пробивать» «трафарет» из LCD-дисплея.
SLA-принтер - минимальная
DLP-принтер - максимальная. Высокая засветка связана как с большой мощностью ламп проектора, так и с большей долей длинноволнового актиничного излучения в спектре.
LCD-принтер - средняя.
SLA-принтер - минимальная.
DLP-принтер - при правильной наводке на резкость - минимальная, но выше, чем у SLA.
5. Возможность использования прозрачных полимеров.
SLA-принтер - возможно использование без снижения качества печати.
6. Влияние окраски полимера на качество печати
SLA-принтер - несколько улучшает качество печати, использование сильноокрашенных полимеров может привести к снижению адгезии между слоями и невозможности использования полимера.
7. Факторы, влияющие на разрешающую способность (помимо свойств полимера и толщины слоя)
SLA-принтер - диаметр пятна лазера и точность позиционирования пятна. Типичные значения 100-200 мкм (для пятна лазера), 40…20 мкм (точность позиционирования)
DLP-принтер - размер пикселя и точность наводки на резкость. Типичное разрешение 1920х1080, соответственно размер пикселя зависит от области печати по XY.
8. Совместимость с полимерами.
SLA-принтер - плохая совместимость, полимеры могут не подойти под конкретный принтер из-за сильной окраски, и из-за «быстроты» (слишком «быстрые» или слишком «медленные»).
DPL- и LCD-принтеры - хорошая совместимость. Практически любой полимер, разработанный для LCD- и DLP-принтеров может быть использован на любом принтере. В целом DPL-принтер «любит» более окрашенные полимеры, а LCD-принтер - более «быстрые». Использование полимеров, разработанных для SLA-принтеров так же возможно, но требует проверки по каждому полимеру.
9. Ресурс отдельных элементов.
SLA-принтер - лазер - ресурс 3000 - 5000 и более часов.
DLP-принтер - лампа проектора, ресурс - несколько тысяч часов
LCD-принтер - LCD-экран - ресурс около 1000 часов, УФ-матрица - ресурс несколько тысяч часов.
10. Цена
SLA-принтеры - цены на бюджетные модели цена в пределах 190 000 - 400 000 р, «профессиональные» — от 400 000 р и выше
DLP-принтеры - цены на серийно-выпускаемые - 300 000 р и выше, цена самоделок (не считая стоимости проектора) - не выше 50 000
LCD-принтеры - цена 25 000 -50 000 р.
SLA-принтер - возможно как сверху вниз, так и снизу вверх.
DLP-принтер - возможно как сверху-вниз, так и снизу вверх.
LCD-принтер - только снизу вверх.
Надеюсь этот краткий обзор позволит читателям портала лучше понять особенности прнтеров, которые влияют на их характеристики.
Современные фотополимерные принтеры 3D-принтеры: лазерные, DLP, LCD
Стереолитографические принтеры (SLA) могут не быть такими распространенными, как Fused Filament Fabrication (FFF) 3D-принтеры, когда речь заходит о продажах, но в отношении качества SLA безоговорочно побеждают.
Технология 3D-печати все еще находятся в младенческом состоянии (до масс маркета рынок ещё не дорос) и вышли на рынки для малого бизнеса и дома сравнительно недавно. 3D-печать существует уже десятки лет, но тоже имеет свои патенты. По мере развития технологий и материалов, а также истечения срока патентов, разница в продажах принтеров этих двух технологий быстро снизится.
Конечно, мы все хотим качества, когда речь заходит о наших 3D-моделях. Тогда, как большинство сегодняшних FDM-принтеров приемлемы в цене, они не дают такого преимуществом в отношении общего качества поверхности.
На сегодняшний день есть основные причины того, что принтеры FFF весьма популярны – они просты и дешевы. Для сравнения 3D-принтеры SLA требуют некоторых навыков и даже самые дешевые модели все же дороги.
При рассмотрении сегодняшнего поколения настольных 3D-принтеров SLA, их цена и сложность эксплуатации очень быстро снижается, и сегодня доступно много моделей ценой менее 5000 долларов.
Если качество является абсолютным критерием среди ваших требований, рассмотрите возможность приобретения такого принтера. Ниже мы рассмотрим 3D-принтеры для печати из полимерных смол с наилучшей стоимостью, доступные сегодня.
Мы рассматривали только 3D-принтеры SLA стоимостью около 7 000 долларов, и не рассматривали промышленные 3D-принтеры таких компаний, как EnvisionTEC, DWS, Prodways и др. Среди крупных производителей 3D-принтеров только компания 3D Systems попала в список со своим ProJet 1200.
Помимо исключения самых дорогих принтеров, мы исключили также и самые дешевые. Мы не рассматривали самодельные 3D-принтеры SLA или 3D-принтеры SLA со внешними прожекторами.
Как работают фотополимерные 3D-принтеры (DLP/SLA)?
Принцип работы 3D-принтеров DLP или SLA на смолах заключается в том, что в качестве расходных материалов используются полимерные смолы. Это жидкие материалы, которые реагируют на свет путем затвердевания.
Есть два способа активировать фотополимеризацию; один из них – это использование лазера для прорисовки слоев объекта. Это называется чистой стереолитографией (SLA).
Еще один способ проецирования полного среза объекта заключается в использовании цифровых проекторов, таких как проекторы для просмотра кино. Этот процесс называется цифровой светообработкой (DLP).
Можно выбрать необходимый принтер из таблицы или пропустить ее и перейти сразу к подробному списку наилучших 3D-принтеров (DLP/SLA) на смолах.
Ну что, поехали?
Принтер Form 2 обеспечивает приличную площадь построения объекта 145 x 145 x 175 мм (в отличии от 125 x 125 x 165 мм у принтера Form 1+), а также способен создавать слой высотой от 25 до 100 микрон с размером пятна лазера 140 микрон.
Ключевым фактором использования этого 3D-принтера SLA является простота, а дизайн принтера Form 2 поднял удобство использования на следующий уровень.
Система картриджей делает смену материалов очень простой, и даже несмотря на то, что картриджи являются расходным материалом, их можно использовать несколько раз до замены.
На передней панели принтера расположен сенсорный экран. Это намного упрощает навигацию по параметрам и настройкам, но существенной отличительной чертой, выделяющей этот принтер, является непосредственное Wi-Fi-соединение с сетью. Компания Formlabs всё время следит за тенденциями на рынке аддитивных технологий и постоянно расширяет линейку расходных материалов, производя самые актуальные фотополимеры, отвечающие всем требованиям пользователей. Процесс печати продуман до мелочей, что делает принтер Form 2 идеальным выбором для стоматологов, ювелиров, производства или общецелевого назначения.
Для производителей 3D-принтеров SLA, целевой аудиторией которых является малый бизнес, размер является основным критерием. Принтер ProJet 1200 компании 3D Systems, как и Autodesk Ember, – это небольшой настольный 3D-принтер, идеально подходящий для ювелиров, дантистов и производителей электроники.
В ProJet 1200 применяется один из вариантов печати SLA, называемый Micro-SLA. Этот принтер является первым принтером компании 3D Systems (это компания, в которой была изобретена стереолитография), в котором реализован профессиональный уровень 3D-печати SLA в принтере умещающимся на рабочем столе.
Небольшая область печати размером 43 x 27 x 150 является идеальной для создания небольших моделей. Высота слоя составляет 30 микрон, размер лазерного пятна 0.023 (585 dpi).
Компания 3D Systems предлагает широкий ряд материалов в линейке Visit FTX, включающих материалы для литья, прозрачные, золотые, серебряные, зеленые и серые. Эти полимеры созданы для прототипирования и изготовления моделей для литья.
3D-принтер DWS Lab Xfab позиционируется, как высококачественный принтер по потребительской цене. Этот принтер определенно может удивить. Он не настолько доступен, как Form 2, но Digital Wax Systems – это итальянская компания с продолжительной историей создания машины 3D-печати SLA профессионального уровня.
Традиционно эти машины, предназначенные для использования ювелирами и дантистами. Если вы заинтересовались этими высококачественными принтерами, их стоимость начинается от 10 000 евро.
Xfab отличается тем, что имеет цилиндрическую основу для построения моделей диаметром 180 мм, позволяющую создавать объекты высотой 180 мм. Высота слоя может достигать 10-100 микрон, а размер пятна лазера 250 микрон.
Материалы, доступные для этого принтера, также богаче выбора материалов, доступных для принтеров Form 2. Это 10 различных материалов DWS высокого качества, которые уже доступны на рынке. Сюда входят нанокерамические, резиновые, прозрачные смолы и смолы для литья, поставляемые в удобных простых для использования контейнерах.
Компания XYZ известна своими бюджетными FDM-принтерами и сейчас создала подобные SLA 3D-принтеры. Nobel 1.0 – это отличная машина, являющаяся поистине доступным принтером SLA, который неизменно понравится пользователям.
У этого принтера скромная область построения 128 x 128 x 200 мм, высота слоя от 25 до 200 микрон, а размер пятна лазера составляет 300 микрон.
Как и все принтеры компании XYZ, этот принтер создан с мыслью о бюджете, поэтому элементы, обеспечивающие высокое качество печати и отделки, доступные в других принтерах SLA, в этом принтере отсутствуют. С учетом этого Nobel 1.0 может обеспечить хорошее впечатления от высокого качества SLA многим пользователям.
Благодаря разъему USB и механизму автоматического пополнения смол по необходимости, этот принтер можно использовать сразу после подключения.
На данный момент смолы, предлагаемые для принтера Nobel 1.0, ограничиваются линейкой из 5 цветов только одного материала.
Nobel 1.0A - стереолитографический (SLA) принтер второго поколения, разработанный компанией XYZprinting, который работает с фотополимерной смолой и оснащен технологией высокоточной 3D-печати, способной воспроизводить модель до мельчайших деталей. Это самый доступный высокопроизводительный 3D-принтер на рынке.
Обновленная модель получила лазер повышенной точности (130 мкм), что привело к более высокой точности при печати даже очень сложных деталей. Увеличена также скорость печати.
Nobel 1.0A контролирует процесс печати и может отобразить оставшееся количество фотополимера в любой момент. Принтер готов к работе сразу после подключения, а его система подачи расходного материала оптимизирована в соответствии с параметрами лазера, поэтому никакие ручные настройки не требуются.
Команда исследователей XYZprinting провела строгие испытания для разработки различных полимерных материалов. В настоящее время Nobel 1.0A может работать с разноцветным акрилом, эластичными и выжигаемыми смолами. Возможно применение в самых различных областях, идеально отвечая требованиям пользователей, например ювелиров и других мастеров.
В нашем личном рейтинге данная модель занимает 2 место, благодаря привлекательной цене (175 000 рублей), качеству и спектру используемых материалов.
#5 . Formlabs Form 1+
Принтер Form 1+ является обновленной версией принтера Form 1, который был первой низкобюджетной версией 3D-принтера, созданной для выхода на рынок в 2012 году. С момента выпуска в 2014 году Form 1+ пользовался огромным успехом и был одним из наиболее продаваемых 3D-принтеров в своей категории.
Принтер Form 1+ имеет несколько меньшую платформу размерами 125 x 125 x 165 мм по сравнению с новым принтером Form 2, высота слоя составляет 25-200 микрон, а размеры пятна лазера 155 микрон.
Как и Form 2, Form 1+ работает по принципу чистой стереолитографии. Без использования проектора (вместо этого для создания среза используется лазер). Принтер не зависит от разрешения изображения и таким образом может создавать более крупные объекты с высоким разрешением.
Ассортимент смол FormLabs постоянно пополняется, доступны различные смолы, пригодные для большинства сфер применения, включая смолы для литья и жесткие смолы.
Наилучшие 3D-принтеры, печатающие по технологии DLP
#1 . MoonRay
Принтер MoonRay очень популярен и является одной из историй успеха из области краудфандинга. Принтер MoonRay от компании SprintRay впервые появился на Kickstarter летом 2015 года с заявлением, что это наилучший в мире настольный 3D-принтер DLP. Люди поверили и компания собрала 422 830 долларов.
Несмотря на свой компактный размер область построения составляет 127 x 81 x 203 мм. Высоту слоя можно устанавливать на 20, 50 или 100 микрон, разрешение по осям X и Y составляет 100 микрон.
Компания SprintRay создала жизнеспособный продукт, при этом также создала собственную экосистему, программного обеспечения и расходных материалов.
Принтер обладает также красивым дизайном.
Предлагая максимальное разрешение в 20 микрон он хорошо конкурирует с принтерами SLA, на 5 микрон опережая FormLabs Form 2. Принтер достаточно быстрый: 2,54 см (1 дюйм) объекта создается за 1 час.
#2 . Autodesk Ember
Autodesk – известное имя в индустрии 3D-моделирования и анимации, поэтому никого не удивило, когда они объявили о выходе принтера Ember. Однако они все уже удивили производителей принтеров DLP тем, что Autodesk будет 3D-принтером с полностью открытым исходным кодом, что подчеркивает важность 3D-печати для компаний-производителей ПО CAD.
Принтер Ember обладает небольшим размером в сравнении с другими принтерами DLP, но также имеет ограниченную область построения объекта размером 64 x 40 x 134 мм, однако он удобно разместится на вашем рабочем столе и обеспечит печать для ваших домашних нужд или для малого бизнеса.
Высота слоя соответствует другим принтерам DLP того же уровня и составляет 10-100 микрон, разрешение по осям X и Y составляет 50 микрон.
Простота использования достаточно хорошо продуманна и Ember может использоваться как для онлайн-печати, так и печати непосредственно от компьютера, может работать в качестве станции 3D-печати, а также обеспечивать
поддержку фонда с названием Spark, который финансирует любую компанию 3D-печати, оказывающую помощь в разработке того, что в Autodesk называют«будущим создания вещей». В этот фонд входит хаб, подобный хабам HP и 3D, а также множество других отличных проектов, таких как Carbon и Voxel8.
B9 – больше всех отличается от других 3D-принтеров, имея проектор в качестве основного рабочего органа. Также это была первая машина стоимостью ниже 5 000 долларов, в которой использовалась технология 3D-печати DLP. Это означает, что для фотополимеризации в этом принтере используется проектор.
Этот принтер также доступен в 2 версиях: стандартная версия B9CreatoR v1.2 и версия для области стоматологии, имеющая небольшие изменения в отношении аппаратной части и программного обеспечения для облегчения его использования в этой сфере.
Для размера машины область построения объекта достаточно маленькая и оставляет 57 x 32 x 203 мм, также заявляется, что высота слоя может составлять всего 5 микрон, а разрешение по осям X и Y может составлять 30, 50 или 70 микрон.
Для B9CreatoR v1.2 на сегодняшний день доступно 5 различных материалов различных цветов и с различными механическими свойствами – например, для использования в стоматологии – ценой от 100 до 200 долларов.
Подобно принтерам FFF, этот принтер DLP также доступен в качестве комплекта за 3 490 долларов. Этот принтер популярен у достаточно широкого круга пользователей, которые довольны его надежностью и качеством.
UNCIA 3D – развитие принтера за 299 долларов, собравшего финансирование на IndieGoGo всего за четыре дня. Как и B9CreatoR v1.2, UNCIA 3D – это 3D-принтер DLP и представляет собой обновленную версию первоначальной машины.
В дизайне может отсутствовать утонченность, присущая другим принтерам, но кого это волнует, если весь пакет с интегрированным проектором можно приобрести за 1 379 долларов?
Область построения объекта принтера впечатляет и имеет размер 102 x 77 x 170 мм, максимальная толщина слоя 100 микрон.
В общем использовании принтер достаточно эффективен, однако у некоторых пользователей может возникнуть проблема с первоначальной калибровкой.
Общий дизайн делает этот принтер одним из наиболее неудобных принтеров своего типа на рынке. Однако после
надлежащей калибровки принтер работает очень надежно.
Одна из наибольших проблем, с которой сталкивается множество пользователей, является отсутствие службы поддержки, но опять же, это компенсируется ценой.
Приближающийся запуск Mk4 может возвестить о начале новой эры DLP-принтеров, так как этот принтер может гордиться наибольшей областью построения объектов, наивысшим разрешением и наибольшей скоростью печати для принтеров в своем классе и цене.
Всего за 5 000 долларов этот принтер предоставляет область построения размером 330 x 180 x 300 мм, толщину слоя 25-200 микрон и разрешение по осям X и Y 174 микрона.
Размер области построения позволят любителям настольных игр создавать одну доску за один раз. Для создателей моделей этот принтер является идеальным решением для печати крупных шасси автомобиля и фюзеляжей, а также высокоточных моделей. Для художников и дизайнеров дополнительное пространство области построения предлагает большие возможности для реализации своих проектов.
Как и несколько других принтеров, включенных в список, Kudo3D – это стартап, получающий финансирование с помощью краудфандинга. Их первый 3D-принтер DLP Titan 1 получил от людей финансирование в размере 700 000 долларов.
DLP-проектор Titan 2 предлагает более высокое разрешение и скорость в сравнении с другими своими лазерными конкурентами, а также усовершенствованные возможности подключения и рабочие процессы.
Kudo 3D Titan имеет область построения размером 190 x 109 x 248 мм и высоту слоя всего 5 микрон, разрешение по осям X и Y составляет от 37 до 100 микрон.
Секретом более высокой скорости и повышенной детализации является пассивное самоотделение (PSP). При этом уменьшается усилие отделения между затвердевшими слоями и полимерной смолой в ванночке, что приводит к повышению скорости процесса 3D-печати.
Как и принтер Form 2, Kudo 3D имеет возможность подключения по Wi-Fi и имеет приложение для печати. Это очень удобно, так как позволяет использовать принтер с помощью планшета или мобильного устройства, при этом совсем не обязательно пользоваться компьютером.
Kudo3D оснащен двумя контейнерами для смол, которые могут быть использованы в одной печати.
#7 . CoLiDo DLP 1.0
CoLiDO DLP 1.0 – один из последних принтеров, использующих для печати фотополимерные смолы, который выходит на рынок.
Как и многим другим принтерам, дизайну CoLiDo не хватает изысканности, присущих FormLabs и Stingray, но принтер имеет все функции, которые могут понадобиться.
Область построения принтера имеет размер 100 x 76 x 150 мм, высота слоя составляет 50 микрон. С учетом этого технические характеристики принтера достаточно интересны.
Компания также производит линейку собственных материалов на основе смол, и заявляет, что у этих материалов более короткое время затвердевания и их запах не такой неприятный, как у других материалов, что, конечно, является преимуществом.
Хотите приобрести 3D-принтер Formlabs Form 2 по лучшей цене и пользоваться превосходной технической поддержкой ? Сделайте это прямо сейчас на сайте iGo3D! Гарантия лучшей цены!
Стереолитография или SLA (от Stereolithography) одна из наиболее известных и точных технологий 3Dпечати. Она была разработана одной из первых: Чарльз Холл в 1983 году получил авторский патент, а еще через два года основал компанию, которая сегодня является флагманом в мире 3D-технологий - 3DSystems.
Принцип работы SLA печати
Строительным материалом втехнологииSLAявляется фотополимерная смола, которая имеет свойство затвердевать под воздействием специального излучения. Для того чтобы начать процесс 3D-печати сначала необходимо компьютерную модель с помощью программного обеспечения «порезать» на тонкие горизонтальные слои, точная геометрическая форма коих будет сохранена в виде так называемого g-кода, который понятен для SLA3Dпринтера. Далее эти данные с компьютера отправляются на устройство прототипирования.
Традиционная конструкция 3Dпринтера, работающего по технологии SLA, приведена на рисунке выше. Первоначально камера построения (ванна) заполнена фотополимерным жидкимматериалом, а рабочая платформа находится в нескольких микронах от поверхности жидкости. При помощи подвижной системы линз и зеркал сфокусированный луч начинает перемещаться по поверхности платформы, описывая каждую линию будущего изделия, при этом фотополимер отвердевает. После завершения процесса рабочая платформа опускается, сверху по ней проходит разравниватель, который наносит вязкий фотополимер тонкойпленкойна поверхностьдетали и лазер обрисовывает очередной слой.
После окончания построения детали ее могут помещать в специальную жидкость для очистки. Также, как правило, в целях сокращения времени прототипирования при построении степень полимеризацию не доводят до 100 %, поэтому зачастую готовое изделие дополнительно помещают в камеру «дооблучения», где на него воздействуют более мощным световым потоком. Стоит отметить, что точность изготовления моделей может находиться на неимоверно высоком уровне, ведь толщина слоя в некоторых 3D-принтерах достигает 10 микрон!
Технологии на основе стереолитографии
Стереолитографию, как и другие перспективные технологии 3D печати, за 30 лет существования пытались всячески усовершенствовать. Сегодня скопилось неимоверное количество полных клонов и частичных двойников SLA технологии, такая картина связана с нежеланием использовать чужие патенты. Если же рассматривать существенные отличия, то стоит выделить, пожалуй, только одну технологию, использующей для засветки ультрафиолетовые DLP проекторы, которые проецируют на поверхность смолы не тонкий луч, а сразу все изображение слоя.
Совсем недавно изобретатели в компании Carbon3D, используя DLP 3D принтер,смогли достичь ранее невозможной для стереолитографии скорости печати, время построения уменьшилось от 20 до 100 крат! Свою технологию они назвали CLIP (Continuous Liquid Interface Production). Революционной оказалась идея проецирования изображений слоев не отдельными картинками, а анимацией (как мультик). При этом и платформа двигается не мелкими шагами с остановками, а непрерывно, синхронно с показом «мультика». На видео ниже можно посмотреть, как модель, на производство которой раньше ушли бы часы, сегодня выращивается за 6 минут.
Используемые материалы и сферы их применения
В стереолитографии для печати на 3Dпринтерах используются фотополимерные смолы. В связи с тем, что технология печати довольно сложная, а характеристики различных устройств прототипирования могут значительно отличаться очень часто для печати на принтере конкретной компании может использоваться только смола этого же производителя. Поэтому, выбирая SLA 3D принтер, нужно быть очень внимательным к перечню поддерживаемых материалов и их свойствам.
Среди всех характеристик различных материалов внимание нужно уделить следующим их свойствам:
- Прочность. Имеет множество направлений: изгиб, разрыв, твердость при нажатии.
- Степень усадки. Чем она больше, тем сильнее внутренние напряжения в готовой модели и тем более она подвержена разрушению при физическом воздействии в направлении слоев.
- Эластичность. Существуют материалы, неплохо имитирующие резину.
- Срок жизни. Фотополимерные свойства смолы подразумевают химическую реакцию под воздействием солнечного света. Некоторые SLA-смолы не живут дольше 1 года, другие же (особенно с наполнителями) могут служить намного дольше.
- Токсичность. При контакте с кожей некоторых смол как в жидком, так и в твердом виде может возникать небольшое раздражение.
- Время засветки. Одна из основных характеристик в стереолитографии, влияющих на возможность использования смолы на том или ином 3D-принтере.
- Спектр засветки. Есть SLA-смолы, хорошо реагирующие на обычный белый свет. Хранение их нужно производить исключительно в темном и прохладном месте.
- Образование гари при выжигании. Эта характеристика имеет значение при создании выжигаемых мастер-моделей в ювелирной и стоматологической сферах, в которых DLPи SLA 3D принтеры наиболее часто используются.
Небольшой обзор популярных моделей 3D-принтеров
На сегодняшний день уже несколько российских компаний успешно выпускают и продают собственные аппараты, работающие по технологии стереолитографии, одна из которых (Мастерская Чурюмова) даже поставляет их в виде конструктора «Сделай сам» (DIY-kit). Что касается многочисленных западных аналогов, то, во-первых, стоимость большинства из них исчисляется миллионами (например, ProJet 6000 HD стоит 23 041 000 руб.), а во-вторых, их практически нет в России. Ниже представлена таблица с основными характеристиками и ориентировочными ценами.
SLA — технология трехмерной печати, при которой жидкий фотополимер под действием светового излучения лазера меняет свои физические свойства и твердеет, образуя твердую поверхность в точке проекции лазера.
В емкость с жидким фотополимером помещается сетчатая платформа, на ней будет происходить выращивание прототипа. Изначально платформа находится на такой глубине, чтобы ее покрывал тончайший слой полимера толщиной от 0.05 до 0.15мм — это и есть приблизительная толщина слоя в стереолитографии. Далее включается лазер, который воздействует на те участки полимера, которые соответствуют стенкам целевого объекта, вызывая их затвердевание. После этого вся платформа погружается чуть глубже, на величину, равную толщине слоя. Также в этот момент специальная щетка орошает участки, которые могли остаться сухими вследствие некоторого поверхностного натяжения жидкости.
По завершению построения объект погружают в ванну со специальными составами для удаления излишков и очистки. И, наконец, финальное облучение для окончательного отвердевания. Как и многие другие методы 3D прототипирования, SLA требует возведения поддерживающих структур, которые вручную удаляются по завершении строительства.
Необходимо понимать , что из-за выборочного отвердевания накладываются жесткие двусторонние ограничения на компоненты и технологию процесса. Например, чем гуще смола изначально, тем легче её перевести в полимерное состояние, но и тем хуже её гидромеханические качества. Чем мощнее введенный в смолу фотоинициатор, тем меньшее время нужно слабому лазеру для засветки, но и тем меньшее время жизни у всего объёма смолы, так как он подвержен фоновой засветке. Именно золотая середина в технологии и компонентах является “ноу-хау” каждого производителя лазерных стереолитографов. Устройство и принцип действия таких машин у всех производителей идентичны, в любой SLA-машине возможно применение любого расходного материала после соответствующей настройки.
Одно из преимуществ 3D печати методом SLA — высокая точность прототипов, глакость поверхности и скорость. Большие объекты строятся в течения дня, хотя отдельные модели с особо сложной геометрией могут выращиваться до нескольких дней. Большинство SLA-машин работают с объектами размером примерно 50x50x60см, но есть и исключения. Среди недостатков SLA обычно называют высокую стоимость как расходного материала — смолы (100-300$ за литр), так и самих машины (от 100.000$ до миллиона и выше).
- Изготовление моделей любой сложности(тонкостенные детали, мелкая детали)
- Легкая обработка изготовленной детали
- Высокая точность построения и высокое качество поверхности
- Широта применяемых материалов, в том числе для по выжигаемым моделям
- Свойства применяемых полимеров позволяют использовать выращенный прототип в качестве готового изделия
- Традиционно большие, по сравнению с 3D принтерами, размеры рабочей камеры
- Низкий процент расходного материала на поддержку
- Низкий уровень шума стериолитографов
Недостатки технологии SLA:
- Необходимость механически отделять стержневидную поддержку от созданных прототипов
- Необходимость в процессе окончательной UV засветки. Выращенную деталь необходимо промыть, после чего поместить в ультрафиолетовую камеру для окончательного отверждения.
Стереолитография (SLA) — это аддитивная технология, имеющая, как правило, отношение к 3D-печати, позволяющая с помощью источника света слой за слоем, посредством избирательного воздействия в результате фотополимеризации преобразовывать жидкие материалы в твердые объекты. SLA широко применяется для создания моделей, прототипов, шаблонов и готовых деталей в целом ряде отраслей — в промышленном производстве, в стоматологии, в ювелирном деле, в моделировании, в образовании.
В данном обширном материале вы узнаете о разных системах SLA, о разных материалах и их характеристиках, а также о сравнении SLA с другими имеющимися на рынке технологиями. Перевод с сайта formlabs.com
Краткая история
Впервые процесс SLA был продемонстрирован в начале 1970-х, когда японский исследователь д-р Хидео Кодама изобрел современный послойный подход к стереолитографии, применив ультрафиолетовое излучение для отверждения светочувствительных полимеров. Сам термин «стереолитография» был введен в обращение Чарльзом (Чаком) У. Халлом, который запатентовал технологию в 1986 году и для ее коммерческого продвижения основал компанию 3D Systems. Халл описывал данный метод как создание трехмерных объектов путем последовательной, снизу вверх, печати тонких слоев материалом, который отверждается ультрафиолетом. Позднее определение было расширено на любые материалы, способные к отверждению и изменению своих физических свойств.
Сегодня под 3D-печатью и аддитивной технологией понимается множество различных процессов, которые различаются методами создания слоя, материалами и аппаратным обеспечением.
Срок действия патента начал истекать к концу 2000-х, и в это время на сцене появились настольные 3D-принтеры, которые расширили доступ к технологии, предложив для начала внедрение послойного наплавления (FDM) на настольные платформы. Несмотря на то, что эта недорогая, основанная на экструдировании технология способствовала широкому распространению 3D-печати, качество получаемых деталей ограничивало ее использование, поскольку повторяемые и высокоточные результаты оказались в данном случае критическими в профессиональных приложениях.
Прототипы Form 1, первого настольного SLA 3D-принтера
SLA вскоре тоже последовала путем FDM и пришла на настольные системы: в 2011 году технология была надлежащим образом модифицирована компанией Formlabs. Появилась надежда на то, что печать с высоким разрешением, которая прежде была возможна только на промышленных системах, появится в гораздо меньшем формфакторе и по более доступной цене, допуская применение широкого спектра материалов. Такие возможности сделали 3D-печать доступной для целого ряда решений, включая инженерию, дизайн и производство товаров широкого потребления, стоматологию и ювелирное дело.
Системы SLA
Технология SLA принадлежит к семейству аддитивных технологий фотополимеризации в ванне. Соответственно, и SLA-принтеры построены примерно на этом принципе: используется источник света (ультрафиолетовый лазер или проектор) для превращения жидкого полимера в затвердевший пластик. Основное физическое различие аппаратов состоит в конфигурации основных компонентов, таких как источник света, рабочая платформа, емкость с полимером.
Так работает стереолитография
Нормальный (Right-Side Up) процесс SLA
Аппараты с нормальным (Right-Side Up) процессом SLA построены вокруг большого резервуара с жидким фотополимером и рабочей платформой. Ультрафиолетовый лазер фокусируется на поверхности полимера, проходя по профилю 3D-модели. Затем платформа опускается на расстояние, равное толщине одного слоя, а лопатка с фотополимером проходит по ванне, чтобы пополнить ее материалом. Слои создаются один поверх другого до тех пор, пока деталь не будет готова.
Такой подход используется в основном в крупногабаритных промышленных системах и до появления настольных решений он был стандартом для стереолитографии. Его преимущества заключаются в возможностях создания очень крупных 3D-объектов, малой нагрузке на деталь в процессе печати, высокой детализации и четкости.
В силу больших размеров установки, требований к обслуживанию и объема материала нормальные SLA-системы требуют больших первоначальных инвестиций и дороги в работе. Полимером должна быть заполнена вся область печати, а это зачастую 10-100 и более литров, в результате чего на обслуживание, фильтрование и замену материала уходит много времени. Такие машины очень чувствительны в отношении своего положения в пространстве, любой перекос может привести к тому, что лопатка с полимером опрокинет деталь, т.е. к фатальному сбою печати.
Инвертированный (Upside-Down) процесс SLA
Как ясно из названия, инвертированный, перевернутый процесс стереолитографии - это процесс наоборот. При таком методе используется резервуар с прозрачным дном и неадгезионной (к которой не прилипает) поверхностью, выступающей в качестве субстрата для отверждающегося жидкого полимера, допуская свободное отделение от только что созданного слоя. Платформа погружается в резервуар с полимером так, чтобы до дна оставалось пространство, равное толщине слоя или последнего завершенного слоя.
Через систему зеркал луч ультрафиолетового лазера двумя зеркальными гальванометрами направляется в точку с нужными координатами, фокусируясь снизу, через дно ванны, на отверждаемый слой фотополимера. В результате вертикального движения платформы и горизонтального движения резервуара отвержденный слой отделяется от дна резервуара, и платформа поднимается, оставляя под собой новый слой полимера. Процесс повторяется до завершения печати. В более продвинутых системах резервуар подогревается, чтобы обеспечить контроль температуры, а вдоль резервуара под новым слоем проходит лопатка, чтобы обеспечить циркуляцию полимера и удаление его полузастывших остатков.
Преимущество такого инвертированного подхода состоит в том, что размер создаваемого объекта может превышать объем резервуара, поскольку аппарату нужно иметь лишь достаточно материала для постоянного покрытия дна ванны. Это обычно облегчает обслуживание, очистку, замену материала, а также значительно снижает размеры аппарата и его стоимость и позволяет перенести технологию SLA в настольные системы.
Инвертированные SLA-системы имеют свой ряд ограничений. Из-за сил сцепления, действующих на объект при его отделении от поверхности резервуара, рабочий объем ограничен, и требуется все больше опорных структур, чтобы удержать деталь над рабочей платформой. Силы сцепления ограничивают также использование более пластичных материалов, с твердостью по Шору менее 70А, поскольку пластичными становятся и опорные структуры.
Как нормальные, так и инвертированные системы SLA в большинстве случаев, в зависимости от дизайна, требуют использования опорных структур.
В нормальных системах эти структуры удерживают детали в заданном положении, обеспечивая правильное попадание на них материала, а также сопротивление боковому давлению при движении лопатки с полимером. В инвертированных SLA опоры служат для крепления к платформе нависающих элементов, предотвращают отделение слоев под воздействием сил тяжести и сцепления.
В обеих системах SLA опорные структуры используются для крепления деталей к рабочей платформе.
Большинство программ сами создают опорные структуры в ходе подготовки 3D-моделей, но может потребоваться и ручная подгонка. После завершения процесса печати эти опоры должны быть удалены, а объект подвергнут доводке.
Сравнение SLA-систем
Сравнение настольных SLA-принтеров на базе Formlabs и промышленных SLA-систем от 3D Systems.
Материалы
SLA 3D-принтеры - это инструмент, но именно материалы позволяют посредством стереолитографии создавать широкий спектр функциональных деталей для различных отраслей производства. В этом разделе мы рассмотрим процесс фотополимеризации и его исходные материалы, полимеры, как с точки зрения их уникальных свойств, так и в плане различных сочетаний для конкретных областей применения.
Процесс полимеризации
Пластики состоят из длинных углеродных цепочек. Чем короче цепочка, тем пластик менее прочен и более текуч. Полимер - это в рассматриваемом случае смола, состоящая из одной или более (до нескольких тысяч) коротких углеродных цепочек. Она имеет все компоненты финального пластика, но еще не полностью полимеризована. Когда такая смола подвергается воздействию ультрафиолета, ее углеродные цепочки сцепляются, образуя более длинную и, соответственно, более прочную структуру. После того как прореагировало достаточное количество цепочек, получается твердая деталь.
Этапы процесса полимеризации
Давайте рассмотрим процесс еще подробнее. Цепочки мономеров и олигомеров в полимере имеют на концах активные молекулярные группы. Когда на полимер падает УФ-излучение, молекула фотоинициатора распадается на две части, а соединявшая их связь образует два очень реактивных радикала. Эти молекулы передают реактивные радикалы активным группам цепочек мономеров и олигомеров, которые в свою очередь реагируют с другими активными группами, образуя более длинные цепочки. По мере удлинения цепочек и возникновения перекрестных связей пластик начинает затвердевать. Весь процесс перехода от жидкого до высокополимеризованного твердого состояния протекает за миллисекунды.
Характеристики полимеров и пластиков
Различные полимеры состоят из различных основных и боковых групп - различных комбинаций длинных и коротких мономеров, олигомеров, фотоинициаторов и добавок. Это обеспечивает уникальные возможности по созданию различных формул с большим количеством оптических, механических и термических свойств - от чистых прозрачных до окрашенных пластиков, от гибких до жестких, от вязких до термостойких.
Состав фотополимерной смолы
Изотропия и анизотропия
В силу послойной природы технологий 3D-печати, в ряде случаев свойства созданного таким образом объекта в определенной мере различаются в зависимости от направления - это называется анизотропия. Например, напечатанный 3D-объект может иметь разное сопротивление на разрыв или жесткость по осям X, Y и Z.
В процессе SLA 3D-печати компоненты полимера образуют ковалентные связи. Это обеспечивает высокую боковую прочность, но реакция полимеризации не доводится до завершения. Процесс печати модулируется таким образом, что слой поддерживается в полупрореагировавшем состоянии, которое называет «зеленым». Зеленое состояние отличается от полностью застывшего в одном важном моменте: на поверхности всё еще остаются полимеризируемые группы, которые образуют ковалентные связи с последующим слоем.
Когда этот последующий слой отвердевает, в реакцию полимеризации вовлекаются группы предыдущего слоя, образуя не только боковые ковалентные связи, но и связи с предыдущим слоем. Это означает, что на молекулярном уровне в плане химических связей разницы по пространственным осям нет или почти нет. Любой непрерывный объект, напечатанный по технологии SLA, изотропен.
При SLA-печати разницы по пространственным осям в плане химических связей нет. Любой непрерывный объект, напечатанный по технологии SLA, является непрерывной полимерной сетью.
Изотропность имеет как механические, так и оптические преимущества. Изотропные детали идеальны для прототипирования, поскольку отражают ряд свойств традиционных литых термопластиков, не страдают от расслоения и пористости. Образование химических связей и отсутствие видимых слоев внутри объекта позволяют печатать оптически чистые детали.
Доотверждение
Когда процесс стереолитографии завершен, напечатанная деталь остается на рабочей платформе в вышеупомянутом «зеленом» состоянии. Хотя она уже имеет конечную форму и вид, реакция полимеризации не доведена до конца, так что механические и термические свойства сформированы еще не вполне.
SLA-распечатки под ультрафиолетом. Ультрафиолетовое доотверждение завершает полимеризацию и стабилизирует механические свойства. Фото: formlabs.com
Дополнительное ультрафиолетовое отверждение завершает полимеризацию и стабилизирует механические свойства. Это позволяет детали достичь максимально возможной прочности и стать более стабильной, что особенно важно в случае функциональных пластиков для инженерии, стоматологии и ювелирного дела. Например, успешное пережигание в напечатанной форме под литье требует доотверждения, гибкие детали после доотверждения также становятся более прочными.
Термоотверждаемые пластики и термопластики
Фотополимерные смолы являются термоотверждаемыми пластиками - в противоположность термопластикам. Звучит похоже, но свойства и приложения могут значительно разниться. Главное физическое различие состоит в том, что термопластики могут быть неоднократно расплавлены до жидкого состояния и охлаждены обратно до твердого в разные геометрические формы, тогда как термоотверждаемые пластики после доотверждения навсегда остаются в твердом состоянии.
Полимеры в термоотверждаемых пластиках в процессе доотверждения перекрестно сцепляются друг с другом, образуя практически необратимые химические связи. В случае наиболее распространенных термоотверждаемых пластиков доотверждение осуществляется за счет соответствующего облучения, нередко под высоким давлением, в стереолитографии этот процесс возбуждается светом при участии фотоинициатора. Гранулы же термопластика под воздействием температуры размягчаются и разжижаются, причем процесс полностью обратим, поскольку химических связей не образуется.
Материалы SLA по сферам применения
Материалы для стереолитографии обычно создаются под определенные приложения или отрасли производства. В силу параметров используемой техники и процессов проприетарные материалы обычно имеют ограниченное применение в конкретных SLA-системах. Ниже мы познакомим с выбором материалов для настольных SLA-принтеров, предлагаемым компанией Formlabs.
Сменная фотокамера, полностью изготовленная из полимеров Standard, включая оптически прозрачные линзы. Фото: formlabs.com
Полимеры Standard обеспечивают высокое разрешение, мелкие детали и гладкую поверхность - сразу на выходе из принтера. Хотя доотверждение рекомендуется, оно требуется не всегда, что делает эти полимеры идеальными для быстрого прототипирования, разработки изделий и общего моделирования.
Engineering
Объекты, напечатанные полимерами Engineering, включая формы для термоформовки и литья, стельку для обуви и товары широкого потребления. Фото: formlabs.com
Полимеры Engineering симулируют множество литых пластиков, помогая проектировщикам и дизайнерам в создании концепций, прототипов, тестовых изделий, а также в выпуске готовой продукции. Обладая такими характеристиками, как прочность, износостойкость, гибкость или термостойкость, эти пластики используются для создания сборных и цельных функциональных объектов, сенсорных поверхностей, товаров народного потребления.
Модель, выполненная полимером Dental, биосовместимый зубной имплант, напечатанный на Form 2. Фото: formlabs.com
Материалы Dental позволяют стоматологическим лабораториям и клиникам создавать на месте различные персонализированные стоматологические изделия. Такие изделия моделируются по результатам компьютерного томографического сканирования полости рта пациента. Специфические применения включают ортодонтию, диагностику, обучающие модели, а также биосовместимые элементы, такие как хирургические инструменты и сверловоды.
Украшения, выполненные из полимера Castable для дальнейшего литья, и готовое кольцо. Фото: formlabs.com
SLA - идеальный вариант для прототипирования и отливки украшений с мельчайшими деталями. Обычные модельные полимеры рекомендуются для прототипирования при создании недорогих подгоночных и тестовых элементов, чтобы согласовать их с требованиями заказчика еще до отлива детали. Полимеры Castable предназначены непосредственно для создания форм для литья, позволяя ювелирным и литейным мастерским сразу переходить от цифрового дизайна к 3D-печати.
Experimental
Мыльница, напечатанная полимером Ceramic и подвергнутая дообработке с целью придания особо эстетичного вида. Фото: formlabs.com
Различные формулы полимеров с добавками и композитами открывают новые возможности для создания экспериментальных материалов. Полимер Ceramic позволяет после дообработки получать эстетично выглядящие объекты, неотличимые от традиционных керамических. После обжига распечатки превращаются в чистую керамику, готовую к лессировке.
Чем хорош настольный SLA-принтер
Чтобы помочь вам решить, подходит ли вам процесс SLA, мы сравним стереолитографию с традиционными методами производства и другими аддитивными технологиями.
Высокое разрешение и гладкая поверхность
Технология SLA сразу же выдает детали с готовой гладкой поверхностью. Это идеальный вариант для приложений, требующих безупречной доводки, и сокращает время изготовления, поскольку при желании детали легко дополнительно зачистить, отполировать и покрыть краской.
Обычно для определения разрешения 3D-принтера смотрят на высоту слоя (толщину по вертикали). На принтере Form 2 ее с учетом скорости и качества можно устанавливать в пределах от 25 до 100 микрон. Для сравнения: у принтеров FDM и SLS характерная толщина слоя составляет от 100 до 300 микрон. Но детали на 100 мк, напечатанные на FDM- или SLS-принтере, внешне отличаются от напечатанных с таким же разрешением деталей SLA. Распечатки SLA имеют более гладкую поверхность сразу на выходе из принтера по причине того, что стенки внешнего периметра получаются более плавными из-за взаимодействия каждого печатаемого слоя с предыдущими, которое сглаживает эффект лесенки. На распечатках FDM часто можно рассмотреть слои, а SLS имеют зернистую структуру от спекаемого порошка.
Ладьи, напечатанные при толщине слоя в 100 мк на настольном и промышленном FDM, на настольном SLA (Form 2), промышленном SLA и промышленном SLS. Фото: formlabs.com
Минимально возможная детализация также меньше в случае SLA: 140 мк от лазерного пятна у Form 2, 350 мк у промышленных SLS-принтеров, 250-800 мк от сопла аппаратов FDM.
Точность и повторяемость
На принтерах SLA можно создавать точные детали с повторяемыми размерами. Это особенно важно для функциональных приложений, таких как конструкторские сборки, формы для отливки украшений или стоматологические изделия по результатам сканирования.
Сочетание резервуара с нагретым пластиком и замкнутого пространства, в котором ведется печать, обеспечивает практически идентичные условия в каждой точке. Большая точность обуславливается также более низкой температурой печати по сравнению с технологиями, использующими термопластик, при которых происходит расплавление исходного материала. Поскольку при SLA применяется свет, а не тепло, процесс печати происходит практически при комнатной температуре, и печатаемые объекты не имеют артефактов от температурного расширения и сжатия.
В целом точность SLA-печати составляет от 50 до 200 мк, в зависимости от размера, полимера, геометрии модели и сгенерированных опор. В ходе недавних испытаний на Form 2 95% распечаток имели отклонения по размерам в 240 мк и менее.
Свобода дизайна
SLA предлагает наибольшую свободу дизайна среди всех технологий 3D-печати. В зависимости от геометрии детали, вогнутые и выпуклые элементы могут быть выполнены с точностью в 300 мк и лучше. Это особенно важно для сложных приложений, таких как скульптуры с мелкими элементами и ювелирные украшения тонкой работы.
В случае стереолитографии нет необходимости адаптировать модель для 3D-печати. Прототипы могут проектироваться с прицелом на производство. Это обеспечивает незаметный переход от прототипа к традиционным технологиям - машинной обработке или литью.
Выполненные по технологии SLA распечатки легко чистятся и доводятся. В пластике легко промываются внутренние протоки, что позволяет создавать микроканалы или полости, невозможные ни при каком другом процессе 3D-печати.
Микроканалы для тока и смешивания жидкостей, напечатанные пластиком Standard Clear. Фото: formlabs.com
Быстрое прототипирование с быстрыми итерациями
Стереолитография помогает инженерам и дизайнерам быстро улучшать внешний вид и функционал проекта. Механизмы и конструкции можно проверять и без проблем модифицировать в течение нескольких дней, что значительно помогает ускорить разработку и избежать дорогих инструментальных работ.
Последовательные итерации Sutrue, автоматизированного хирургического инструмента, прототипированного на SLA-принтерах Formlabs. Фото: formlabs.com
Настольные SLA-системы легко масштабируемы, что существенно увеличивает производительность и сокращает время ожидания пользователя. Команды, работающие в разных локациях, могут независимо работать над одним и тем же проектом, разделяя физические объекты через цифровые каналы и распечатывая их на одних и тех же принтерах.
Функциональные детали для широкого круга приложений
Пластики SLA обладают широким спектром характеристик, которые подходят для решений от проектирования до стоматологии и ювелирного дела. Материалы могут быть термостойкими, биосовместимыми, оптически чистыми, соответствовать параметрам инженерных пластиков.
Образующиеся между слоями SLA-объекта химические связи позволяют создавать полностью плотные, водо- и воздухонепроницаемые детали, которые изотропны, то есть имеют равную прочность по всем направлениям.
Цены и преимущества
Точные прототипы, быстрые итерации и раннее выявление ошибок - все это приводит к лучшему конечному результату и снижает риски при переходе от прототипирования к производству. В промышленности технология SLA уменьшает потребность в дорогой механической обработке, делая доступными мелкие партии и кастомизированную продукцию. Это касается и строительства мостов, и изготовления ювелирных или стоматологических изделий.
Промышленные SLA-принтеры стоят от $80 000 и требуют наличия обученного персонала и обязательного договора на обслуживание. Настольные SLA-принтеры, будучи просты в работе, предлагают качество и функциональность промышленных систем, занимая совсем немного места. Они стоят от $3500.
По сравнению с возможностями заказа на стороне или традиционной механической обработкой домашняя 3D-печать с учетом материалов, резервуаров, аксессуаров, обслуживания, труда и износа снижает расходы на 50-90%. В случае настольных SLA характерным временем получения результата являются часы, а не дни или недели, как при заказе того же проекта на стороне.
Сравнение технологий
Сегодня существуют три распространенных технологии 3D-печати пластиком. При послойном наплавлении (FDM) нити термопластика выкладываются на рабочую поверхность, при стереолитографии (SLA) жидкая фотополимерная смола затвердевает под воздействием источника света, при селективном лазерном спекании (SLS) порошкообразный материал спекается лазером.
Каждая технология имеет свои преимущества и недостатки, поэтому каждая из них рекомендуется для различных приложений.
|
Послойное наплавление (FDM) |
Стереолитография (SLA) |
Селективное лазерное спекание (SLS) |
|
|
Плюсы |
Быстро |
Отличная цена |
Прочные функциональные детали |
|
Минусы |
Низкая точность |
Ограниченное пространство моделирования |
Дорогое оборудование |
|
Применения |
Дешевое быстрое прототипирование |
|
Функциональное прототипирование |
|
Цена |
Среднего класса настольные принтеры - от $2000, промышленные системы - от $20 000. |
Профессиональные настольные принтеры - от $2000, крупномасштабные промышленные системы - от $80 000. |
Промышленные принтеры - от $100 000. |
Процесс печати
Теперь, когда мы знаем теорию, на которой основана стереолитография, давайте рассмотрим процесс печати на настольном SLA-принтере.
Проект
Воспользуйтесь обычной CAD-программой для проектирования своей модели и экспортируйте результат в печатаемый 3D-формат. Фото: formlabs.com
Как и в случае с любым другим процессом 3D-печати, SLA начинается с трехмерного моделирования, математического представления трехмерной поверхности. Это можно сделать с помощью CAD-программы или на основе данных 3D-сканирования. Затем модель экспортируется в файл формата.STL или.OBJ, который понимает программа, занимающаяся подготовкой данных для 3D-принтера.
Подготовка
Подготовьте свою модель в программе для SLA 3D-принтера. Фото: formlabs.com
К каждому SLA-принтеру прилагается программа для установки параметров печати и нарезки цифровой модели на слои для печати. В настройках можно изменять ориентацию объекта, опорные структуры, толщину слоя и материал. Когда настройка завершена, программа отправляет на принтер инструкции по беспроводной связи или по кабелю.
Печать
Процесс стереолитографической печати. Фото: formlabs.com
После быстрого подтверждения правильности настроек начинается процесс печати, и принтер до завершения работы можно предоставить самому себе. В принтерах с системой картриджей материал добавляется автоматически, в иных случаях и при больших объемах для этого может потребоваться вмешательство.
Очистка
Очистите распечатку изопропиловым спиртом (ИПС), чтобы удалить неотвержденный пластик. Фото: formlabs.com
Когда процесс печати завершен, рабочую платформу можно извлечь из принтера. Распечатку надо очистить изопропиловым спиртом (ИПС), чтобы удалить с поверхности неотвержденный пластик.
Закалка
Подвергните деталь доотверждению для улучшения качества материала. Фото: formlabs.com
Объекты, напечатанные функциональным пластиком, требуют доотверждения в ультрафиолетовой камере, чтобы завершить процесс полимеризации и стабилизировать механические свойства.
Доводка
Обрежьте подпорки и зачистите поверхность. Фото: formlabs.com
После просушки и закалки опорные структуры легко обрезаются, после чего поверхность нужно зачистить. Напечатанные по технологии SLA детали, если нужно, легко поддаются дальнейшей обработке, в том числе механической, их можно также загрунтовать, покрасить или задействовать в сборных конструкциях.
