Современные фотополимерные принтеры 3D-принтеры: лазерные, DLP, LCD

Подписаться на 3Dtoday
pl32
Идет загрузка
Загрузка
03.11.17
2181
42
печатает на RK-1
Разное
23
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).
22cb5bddfa63fbac890c1bdf9db2732c.gif
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)
cbee3ce7047a3ebe3ac39c70d161bfa0.png
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).
7949a291b8db9eab041ff140915ba7a0.jpg
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.

3. Паразитная засветка по оси Z.
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.

4. Паразитная засветка по XY
SLA-принтер – минимальная.
DLP-принтер – при правильной наводке на резкость – минимальная, но выше, чем у SLA.
LCD-принтер – максимальная. Сильная паразитная засветка связана с засветкой соседних пикселей за счет несовершенства фокусирующей системы УФ-матрицы (точнее – с её полным отсутствием – свет на маску попадает под различными углами). В будущем данный недостаток, вероятно, будет исправлен.

5. Возможность использования прозрачных полимеров.
SLA-принтер – возможно использование без снижения качества печати.
DLP-принтер – не желательно из-за высокой паразитной засветки по Z.
LCD-принтер – не желательно из-за паразитной засветки по Z и XY.

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.
DLP-принтер – сильно улучшает качество печати за счет снижения паразитной засветки
LCD-принтер – сильно улучшает качество печати за счет снижения паразитной засветки.

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.
SLA-принтер – размер пикселя и интенсивность паразитной засветки соседних пикселей. Типичное разрешение 2560х1440, размер пикселя 47 мкм.

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.

11. Направление наращивания модели:
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.
Подписаться на 3Dtoday
23
Комментарии к статье

Комментарии

3 Ноя 14:02
0
плюсанул
3 Ноя 14:05
0
SLA-принтер – самый «медленный» из трех технологий. Связано это с последовательной засветной и низкой мощностью лазера.

Медленнее всвязи с последовательной засветкой, но не из за низкой мощности лазера. Удельная мощность засветки на точку у лазера значительно выше, чем у DLP/LCD. По-этому, полимер должен быть более «медленный», с меньшим количеством фотоинициаторов, чем для DLP/LED.

Вы пишете: направление печати LCD принтера только снизу вверх. Пожалуйста, поясните почему?
3 Ноя 14:18
3
направление печати LCD принтера только снизу вверх
Это связано с тем, что между LCD-экран должен непосредственно касаться фотополимера (через антиагдезионную прокладку, естественно) - иначе резко возрастет паразитная засветка по XY. А лазер и DLP-проектор находятся на расстоянии от полимера...
Соответственно, лазерная развертка или DLP-проектор может находиться как снизу ванны, засвечивая полимер через прозрачное дно (наращивание модели снизу-вверх), так и сверху ванны, засвечивая верхний слой полимера в ванне (наращивание модели сверху-вниз).
А вот LCD-экран в "нормальных" системах может быть только снизу.
В принципе можно придумать "хитромудрую" систему, когда LCD-экран обтягивается тефлоном и опускается сверху в ванну, вместо ракеля, но зачем?
Поэтому я и написал, что LCD-принтеры способны печатать только снизу вверх.
В целом печать снизу-вверх сейчас "в тренде", т.к. позволяет использовать меньшие объемы полимера в ванне и не имеет ограничений по высоте модели.
Что будет в будущем - увидим.
3 Ноя 14:21
1
Я как раз подумывал о подобной хитромудрой системе для постройки LCD-принтера на матрице 23 дюйма.
3 Ноя 14:37
2
Я желаю удачи и буду рад увидеть, как это работает...
Но вопрос остается: ЗАЧЕМ?
PS. Ванну собираетесь полностью наполнять полимером, или будете использовать полимер, плавающий на поверхности нейтрального раствора?
3 Ноя 14:39
0
Да это пока на уровне идей. Пока надо с 5.5 и 8.9 разобраться.
3 Ноя 14:20
2
По-этому, полимер должен быть более «медленный», с меньшим количеством фотоинициаторов, чем для DLP/LED.
Совершенно не обязательно. Наоборот, на RK-1 и промышленных принтерах с лазером 355 нм наилучшие результаты показали наши сверхбыстрые полимеры. У Романа уже есть Kingsize Clear, жаль он еще не успел его протестировать.
3 Ноя 14:32
1
По-этому, полимер должен быть более «медленный», с меньшим количеством фотоинициаторов, чем для DLP/LED.
К сожалению SLA-принтеры мало совместимы по полимерам.
То, что вы сказали - справедливо для Forlabs и некоторых других SLA-принтеров, в которых используется "медленная" развертка и сравнительно "мощные" лазеры.
Не факт, что это справедливо для SLA-принтеров "старого" поколения с маломощными лазерами.
В случае принтера со сравнительно мощным лазером и быстрой разверткой (например RK-1) использование "быстрых" полимеров вполне оправдано, хотя они должны быть не столь быстрые....
К примеру, по данным Harzlab, их модельный полимер оказался слишком быстрым, а вот их базовый, разработанный для DLP/LED на SLA RK-1 у меня показал отличные результаты.
Ваш индустриальный полимер на RK-1 тоже, в принципе, можно использовать.
3 Ноя 16:00
1
Очень полезные комментарии! Получается что с sla подбор стороннего полимера возможен методом проб и ошибок. Множество переменных, которые влияют на результат.
3 Ноя 14:16
0
Спасибо!
Для понимания этой технологии, отличный материал.
Раньше очень не хватало такого!
3 Ноя 14:58
5
В целом, согласен практически по всем пунктам, только стоило бы упомянуть диодный DLP.
Могу привести пояснение, почему некоторые полимеры от DLP не подходят для SLA. Попробую объяснить на пальцах.
1. Ламповый DLP имеет спектр излучения, разбросанный по всему диапазону, с максимумами на 385, 405, 450 и др.
2. Диапазон поглощения фотоинициаторов 350-420 нм (для примера)
3. Краситель поглощает в диапазоне 400-480 нм (для примера)
Таким образом, мы отсекаем красителем длинноволновую область >400 нм, именно она дает паразитную засветку. При этом, активность полимера естественно падает, т.к. в области >400 нм краситель конкурирует с фотоинициатором.
Что будет, если такой фотополимер засунуть в SLA? Ответ прост: SLA c лазером 405 нм не будет работать, а с 350-400 нм будут.
3 Ноя 16:03
2
Когда все так хорошо разложено по фактам, вопросы отпадают сами собой:) спасибо!
3 Ноя 15:07
1
Отличная обзорная статья по технологиям фотополимерной печати.
Спасибо!

Тенденция развития технологии LCD позволяет надеяться, что в ближайшем будущем она станет наиболее доступна широкому кругу "домохозяек" хоббийного уровня. Как только найдут способ минимизировать воздействие паразитной засветки и еще чуть подешевеет сырье - LCD станет отличной заменой технологии FDM в размерности рабочего поля до 200х200мм. Это просто мысли вслух.
3 Ноя 16:06
1
Как только найдут способ минимизировать воздействие паразитной засветки и еще чуть подешевеет сырье
В первую очередь когда вонять перестанет.
3 Ноя 16:13
2
Уже перестали
3 Ноя 16:16
2
Это Вы просто принюхались :)
3 Ноя 16:20
1
Принюхивание действительно имеет место. Но у наших полимеров отсутствие запаха заверено документально. Хотя на самом деле слабый нейтральный запах всё же есть.
3 Ноя 16:27
1
Даже каждый человек имеет свой запах, и не все пахнут шанель №5 :D
Слоник прекрасно знает, как пахнет лако-красочный цех в его сервисе ;)
Но он перфекционист, как и многие здесь присутствующие, вот и хочется идеала :D

Да, появились пластики с незначительным запахом, но их еще мало и выбора альтернативы еще меньше ;)
3 Ноя 19:52
0
Я эти растворители-полиэфиры на дух не переношу.
Электроника у меня.
Пахнет только, когда паяешь-моешь.
Да и то вытяжка автоматом включается при пайке ибо кадмий иногда приходится использовать.
3 Ноя 19:58
1
Но у наших полимеров отсутствие запаха заверено документально.
Перед заверено документально, должно быть замерено инструментально :)
Каким образом, если не секрет?
И в каких единицах измеряется запах?
1 вонь? :)
3 Ноя 20:11
1
Нет. В ТУ и паспорте безопасности есть общее описание. Например "Прозрачная жидкость от бесцветной до светло-желтой окраски, без запаха". Это стандартные формулировки.Как видите, довольно расплывчатые.
3 Ноя 16:56
2
Я подтверждаю запах у полимеров что у 3Dlab что у HARZ LABS очень слабый.
3 Ноя 17:14
0
Вызывает интерес вот ещё какой разрез, а почему в LCD не используют френель, ведь в теории это должно уменьшить паразитную засветку?
3 Ноя 17:16
1
На Д7 и аналогах, думаю, исключительно из экономии.
4 Ноя 11:02
4
В первых вариантах KLD-LCD использовался конденсор из полусферической линзы и плоской линзы Френеля - см.рисунок в посте.
В результате круги от линзы Френеля наложились на пиксельную структуру LCD-дисплея и создали весьма красивый муар, из пискселей разной яркости (яркость пикселей должна быть одинаковой). и френель убрали.
Потом 1 мощный УФ-светодиод зачем-то заменили матрицей из нескольких УФ-светодиодов меньшей мощности и полусферическая линза вместо формирования направленного на дисплей потока света стала формировать несколько "неправильных" потоков - от нее тоже отказались.
В результате имеем то, что имеем.
4 Ноя 12:43
0
Странно получается, почему бы тогда не убрать линзу, но оставить несколько диодов? :)
4 Ноя 12:54
0
Видимо не правильно выразился - линзу убрали и теперь матрица из десятка с лишним диодов светит на LCD-дисплей, а чтобы направить свет - используется раструб-отражатель в виде усеченной пирамиды (внизу, в узкой части - матрица диодов, вверху, в широкой - LCD-дисплей), в результате чего лучи на дисплей падают под самыми разными углами, вызывая паразитную засветку соседних пикселей.
5 Ноя 13:22
0
Так почему бы диоды не расположить под всей поверхности LCD экрана? Пусть их будет штук 40, но тогда они займут всю площадь и обеспечат равномерность засветки.
7 Ноя 10:23
0
Так почему бы диоды не расположить под всей поверхности LCD экрана?

1) Почему китайские производители так не делают - дык, НЕ ЗНАЮ. В любительских конструкциях используют и такой вариант, и вариант с одним мощным светодиодом. Более того, вариант с линзой Френеля тоже. наверняка, можно было довести до успеха....
2) Просто расположить светодиоды под поверхностью экрана нельзя - в середине освещенность будет больше.... надо делать матрицу светодиодов размером больше, чем экран (так никто не делает), либо делать специальную "хард-лайтную" насадку для поглощения всего света, которой идет "под неправильным углом" - при этом получаем и равномерную засветку экрана и снижение паразитной засветки по XY. Так в любительских конструкциях делают.
Насадка проста - решетка из черной пластмассы или картона.
4 Ноя 11:18
2
Странно, что об вони полимера так любят говорить люди, полимер даже не нюхавшие... :) при этом, видать, вполне принюхавшиеся к запаху подгоревшей изоляции от процесса печати на FDM-принтерах :D
Ну, а если серьезно - запах у Fan To Do не сильный, незаметный в плохопроветриваемом помещении, запах у Акролата, 3Dlab, Harzlabs практически незаметен даже при печати в периодически проветриваемом помещении.
Если у D7 заклеить все щели, которые задувают воздух от кулера под кожух, и все щели на кожухе - то запах от печати даже полимером Ванхао остается внутри кожуха и не разносится кулером по всему помещению. Если печатать полимерами 3Dlab, Harzlabs - то о запахе можно вообще не задумываться.
У меня маленькая квартира и принтеры стоят в той комнате, где я сплю. Запаха от двух фотополимерников меньше, чем от одной 3D-ручки.
Понятно, что сравнение не совсем корректное - принтеры у меня стоят в тумбочке-шкафу, а ручку в процессе работы приходится держать в непосредственной близости от органов обоняния...
но тем не менее - страх перед запахом фотополимера сильно преувеличен, и поведение тех, кто любят о нем говорить, своим поведением напоминают рыжего зверька из басни Крылова об винограде... ;)
4 Ноя 12:17
0
Странно, что об вони полимера так любят говорить люди, полимер даже не нюхавшие...
Они же уверены что и дерьмо отвратительно на вкус, хотя его ни разу не пробовали :)
Я, конечно, понимаю, что Вы другой...
4 Ноя 12:49
2
Они же уверены что и дерьмо отвратительно на вкус,
Интересная мысль....
Кто-то не пробует дерьмо на вкус, кто-то не ест гречку, свинину, кто-то - саранчу, кто-то - лягушек и улиток... кто-то - плесневелый сыр...
А кому-то гречка, саранча, лягушки, улитки, рокфоры - деликатес...
И где та граница, которая отделяет вполне оправданное и разумное желание не пробовать дерьмо от перестраховки, вызванной нелепыми страхами и иррациональными фобиями? :D:D:D:D
Может, если десятки людей, пробовавшие, говорят, что это не дерьмо, а деликатес - поверить пробовавшим, а не вести разговор о вкусе устриц среди тех, кто устриц не пробовал? 8)
4 Ноя 15:48
0
поверить пробовавшим
9d18d22bde48dc0d8ac8c9e17e1b1f2b.jpg
7 Ноя 10:27
2
Глубокоуважаемый Николай Николаевич, а Вам, лично, не кажется, что эта картинка оскорбительна для FDM-большинства - того большинства, которое искренне, не нюхав фотополимер, считает, что он воняет, что фотополимерный принтер - это дорого, сложно, недоступно, медленно и т.п.?
Я, конечно, понимаю чувства Э.А.По, когда он так выражался, т.к. сам постоянно вынужден большинству на различных ветках портала докладывать простую истину, что фотополимерная печать - это тихо, без запаха, доступно и просто.... А в результате - как об стенку горох...
Но думаю, что в данном случает он не прав - дело в психологической защите, когда все относительно новое вызывает беспочвенные страхи и иррациональные опасения...
7 Ноя 12:39
0
Мне неприятно когда своё личное субъективное мнение выдают за мнение большинства.
Ещё и навязывают в хамской форме, приплетая к этому великого Ивана Андреевича Крылова.
Вот навскидку с форума.


Фотополимер Wanhao, который шёл в комплекте с принтером Время засветки слоёв 20 сек. Первые три слоя по 100 секунд. Высота слоя 0.05 мм. время печати 40 минут. Запах химический сильный.

фотополимеров Fun To Do (https://cvetmir3d.ru/fotopolimernaya-smola-dlya-3d-printerov/fun-to-do/) не такой едкий запах по сравнению со многими другими полимерами

Если судить по пробнику в комплекте с принтером, то фотополимер от Wanhao имеет специфичный запах (не столь сильный как от ацетона конечно, но всё-таки);
Этим людям верю, Вам нет.
т.к. сам постоянно вынужден большинству на различных ветках портала докладывать простую истину, что фотополимерная печать - это тихо, без запаха, доступно и просто
Плохо покупают если врать приходится? :)
7 Ноя 13:08
0
???
Найдите хоть один отзыв о запахе полимера 3Dlab - его еще никто не учуял....
Найдите хотя бы два отзыва о сильном запахе полимера Harzlabs - пока только один человек учуял запах, все остальные не учуяли...
Насчет Ванхао - я сам лично писал об его сильном запахе, но Вам, видать свои обиды и заблуждения дороже истины....
по поводу Фан То До - там целая линейка полимеров, у каждого разный запах.... имеется, но вполне можно печатать в слабопроветриваемом помещении - я об этом писал выше.
PS -
Мне неприятно когда своё личное субъективное мнение выдают за мнение большинства.
1. насчет большинства - вы сами напостили оригинальную картинку... не я...
2. перечитайте пост выше - я четко понимаю, что я в меньшинстве, и соответственно не могу выдавать свое мнение за мнение большинства.. о чем весьма четко написал...
7 Ноя 18:10
0
Смола не пахнет, ИПС полезен для здоровья...
Сказочник :)
я четко понимаю, что я в меньшинстве
Секта свидетелей RK-1 :)
Сочувствую.
8 Ноя 09:28
0
Секта свидетелей RK-1
Священослужитель официальной религии FDM, наместник Йозифа Прюши на Земле, обличает неофита секты светопоклонников в ереси? :D
Все... отказываюсь от продолжения дискуссии, дабы меня не колесовали на дрыгостоле, не распяли на дельте, на зажарили в кубоиде.... :D:D:D
8 Ноя 10:06
0
Все... отказываюсь от продолжения дискуссии, дабы меня не колесовали на дрыгостоле, не распяли на дельте, на зажарили в кубоиде....
Кому суждено отравиться гадкой самопальной химией, всё это не грозит :)
4 Ноя 12:56
1
Насчёт скорости утверждение весьма спорное. Самый быстрый - это SLA... Просто зависит от сканатора. Принтеры XJRP печатают на площади 350*350 со скоростью засветки в 3 секунды на слой (засветка полимера). Скорость зеркал гальванометра такая, что глаз не воспринимает отдельные движения, виден весь слой сразу. Как на dlp проекторе. Но при этом у нас узкий спектр лазера и высокая мощность. Мощность луча в фотополимерных принтерах порядка 200-300 мВт (милливат). Зависит от модели конечно.

Область печати у SLA ограничена не скоростью прохода луча, а скорее, изменением его геометрии. Чем дальше от центра, тем больше деформируется луч.

Стоимость... DLP-принтер без проектора может стоить 8 т.р. Например SPrinter DLP. Продаются киты нарезанные. Покупай, собирай, ставь проектор.
7 Ноя 10:31
0
насчет скорости - я указал параметры для SLA-принтеров с длиной волны 405 мм...
SLA с более короткой длиной волны - действительно самые быстрые.... т.к. работают с полимерами на более "выгодном" участке спектра чувствительности фотоинициаторов.
Вероятно, там действительно все зависит от сканатора....
А "бюджетники" с 405 нм лазером - скорость ограничивается прежде всего малой мощностью лазера и, как следствие, медленностью фотополимера. Делать на них более быструю развертку - не было смысла.
5 Ноя 12:07
0
спасибо за сравнение.

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

3D-принтеры и улыбки: компания Candid использует аддитивные технологии в производстве элайнеров

NYLON MOD от PRINT PRODUKT или как я делал ручку для скороварки

Нейлон от Bestfilament BFNylon, стойкий представитель пластиков для 3D печати

Видео Обзор 3D принтера Raise 3D N2 Dual от компании 3Dtool

Пользователи Autodesk Fusion 360 получат доступ к генеративному дизайну и технологии AnyCAD

Aerotex под ударом