Печать изделий на фотополимерных 3D-принтерах представляет собой технологию, основанную на использовании светочувствительных смол, фотополимеров, которые полимеризуются, то есть затвердевают под действием ультрафиолетового (УФ) или видимого света. Эта технология позволяет создавать высоко детализированные и очень точные по размерам физические копии цифровых моделей, что делает её популярной в прототипировании, ювелирном деле, стоматологии, инженерных и медицинских областях.

Введение 

Источник изображения： all3dp

Фотополимерная объемная печать это одна из самых точных технологий 3D-печати, с помощью которой можно выпускать высокодетализированные физические копии существующих в цифровом виде деталей.

Качество поверхностей создаваемых деталей таково, что их можно использовать во множестве областей, где требуется высокая точность воспроизводства. Эта особенность делает фотополимерную печать незаменимой в стоматологии, ювелирном деле, прототипировании и других сферах. В этой статье мы разберём основные применяемые профессионально технологии трехмерной печати путем отверждения фотополимеров: SLA, DLP и LCD, рассмотрим их принципы работы, ключевые отличия и где они применяются.

Принцип фотополимерной печати

Источник изображения： Flashforge

Все три рассматриваемые технологии, SLA, DLP и LCD, используют жидкие светоотверждаемые составы, активируемые светом с определенной длиной волны, обычно — ультрафиолетового или синего диапазона. 

Как происходит фотополимерная 3D-печать

3D-печать по технологиям SLA, DLP и LCD имеет схожие техпроцессы. Рассмотрим те этапы, которые у печати по этим технологиям одинаковы или максимально похожи.

1. Подготовка модели: Создание 3D-модели в CAD-программе и её слайсинг, то есть разделение на слои.

2. Печать: Послойное отверждение смолы. 

3. Постобработка: Промывка полученного изделия в изопропиловом спирте (IPA), дополнительная УФ-полимеризация для придания изделиям прочности, удаление поддержек, шлифовка или полировка механическими и химическими средствами.

Чем отличаются технологии печати SLA, DLP и LCD

Разница между технологиями заключается в способе освещения и источнике света. 

Источник изображения： theorthocosmos 

SLA

Технология SLA (Stereolithography Apparatus, стереолитография) использует лазер как источник света, обычно ультрафиолетового диапазона, он “рисует” каждый слой будущего изделия на дне ванночки со смолой, смола затвердевает под его воздействием, платформа с изделием поднимается на высоту еще одного слоя, чтоб лазер мог добавить следующий, и так происходит слой за слоем. 

Преимущество этой технологии — высокая точность, до 25–100 мкм. Гладкость поверхности изделий достигается за счет того, что способ засветки исключает наличие пикселей. Метод печати подходит для воссоздания изделий сложной геометрии. 

Недостатки технологии: 

• низкая скорость печати (из-за точечного сканирования), 

• дорогое обслуживание (лазер имеет ограниченный ресурс). 

Применение: стоматология (капы, коронки), ювелирное дело (мастер-модели), микромеханика, точное прототипирование. 

DLP

Технология DLP, название которой расшифровывается как Digital Light Processing, вместо лазера использует, как и следует из названия, цифровую обработку света (DLP) — это известная технология, применяемая в проекторах для презентаций и просмотра видеоконтента. Проектор засвечивает целый слой сразу, а не рисует его лазерным лучом, что ускоряет процесс. Смола отвердевает под действием света, обычно ультрафиолетового, либо синего — применять полноцветные проекционные системы в таких устройствах смысла, конечно, нет, и DLP для 3D-печати светят синим или ультрафиолетом. Свет проецируется через DMD-матрицу — цифровое микрозеркальное устройство. 

Преимущества такой технологии: 

• высокая скорость печати, целый слой засвечивается одновременно,

• хорошее разрешение (до 35–50 мкм), 

• более доступная стоимость оборудования, по сравнению с SLA. 

Недостатки: 

• возможны искажения по краям области печати, из-за оптики проектора, 

• меньшая детализация сложных форм, чем у SLA. 

Применение: стоматологические протезы и хирургические шаблоны, сувенирная продукция и миниатюры, литьевые формы для мелкосерийного производства. 

LCD

Технология LCD (Liquid Crystal Display), как и следует из ее названия, применяет для проекции света ЖК-дисплей. А точнее — монохромную ЖК-матрицу, которая служит маской для проходящего сквозь нее света от светодиодов. Свет проходит только через прозрачные пиксели, засвечивая нужные участки смолы, и не засвечивает затемненные. 

Преимущества: 

• самая доступная техника по самой низкой цене, среди всех фотополимерных принтеров,

• достаточная точность (до 50–100 мкм),

• компактность оборудования и простота эксплуатации.

Недостатки:

• ЖК-экраны имеют ограниченный срок службы (обычно 500–1000 часов),

• меньшая детализация, по сравнению с SLA и DLP,

• требуется частая замена расходников (УФ-матрица, смола).

Применение:

• быстрое прототипирование,

• образовательные проекты,

• создание функциональных деталей с умеренными требованиями к точности,

• хобби, изготовление сувениров и игрушек.

Для чего подходят наилучшим образом технологии SLA, DLP, LCD

•  SLA — для максимальной точности и гладкости

•  DLP — для баланса скорости и качества

•  LCD — для бюджетных задач и обучения

Области применения SLA, DLP и LCD

• Ювелирное производство: высокая детализация и гладкость поверхности позволяют создавать сложные ювелирные изделия и формы для литья.

• Медицина и стоматология: создание точных моделей, протезов, стоматологических шаблонов.

• Инженерное прототипирование: быстрое создание прототипов сложных деталей с высокой точностью.

• Моделирование и дизайн: создание архитектурных макетов, художественных изделий.

• Образование и хобби: доступность и простота использования позволяют применять дома и в учебных заведениях.

Особенности применения SLA, DLP и LCD

Будь то технология светоотверждения SLA, DLP или LCD, эти технологии широко используются в стоматологической, ювелирной и машиностроительной промышленности. Конечно, есть также немало энтузиастов, которые используют технологию светоотверждения для печати игрушек и сувениров, да и просто тестовых моделей. LCD — это относительно новая технология, которая до сих пор встречалась в основном в относительно недорогих настольных принтерах. В целом, LCD 3D-принтеры дешевле в использовании, чем DLP или SLA, поскольку LCD 3D-принтеры могут иметь более дешевые компоненты, такие как ЖК-экраны, что делает их более дешевым решением для 3D-печати. Это здорово, так как это расширяет доступ к фотополимерной 3D-печати для широкой публики.

Нюансы эксплуатации

• Использование фотополимерных смол требует аккуратности, соблюдения техники безопасности, так как это всегда работа с химическими веществами.

• Необходимость постобработки: промывка деталей, дополнительная полимеризация (например, в УФ-камере).

• Ограничение по размерам моделей (из-за объёмов рабочих камер).

Постобработка моделей, напечатанных на SLA, DLP и LCD

Для моделей, напечатанных с использованием технологий SLA, DLP и LCD, постобработка — очень важная часть техпроцесса. 

В нее входят:

• промывка от остатков фотополимера,

• механическая очистка от поддержек,

• дозасветка для финального отвердевания.

Дозасветка не только значительно улучшает механическую прочность и термостойкость модели, но и увеличивает срок ее службы.

Перед финальной дозасветкой оставшуюся неотвержденную смолу на с поверхности модели необходимо тщательно смыть. Обычно используют изопропиловый спирт или специальную чистящую жидкость.

Постобработка важна для достижения напечатанными моделями целевых механических и эстетических свойств.

Заключение

Фотополимерная печать продолжает развиваться, предлагая новые материалы и улучшенные методы полимеризации. Выбор между SLA, DLP и LCD зависит от требований к детализации, бюджета и масштабов производства. В ближайшие годы стоит ожидать дальнейшего снижения стоимости LCD-принтеров и роста популярности DLP-систем в медицине и промышленности. SLA лучше подходит для очень точных и сложных изделий, DLP для быстрого прототипирования и производства средних партий, LCD для массовых быстрых решений и хобби. Понимание отличий и особенностей каждой технологии помогает эффективно использовать фотополимерную 3D-печать для достижения оптимальных результатов в различных сферах.

Где приобрести оборудование

Выбирайте, заказывайте и получайте 3D-принтеры для фотополимерной 3D-печати в компании Топ Станок.