A gyanta 3D nyomtatás, a folyékony fényérzékeny anyagok fénnyel történő kikeményítésének folyamata a 3D nyomtatás egyik legrégebbi formája, és a legjobb minőségű nyomatokat készíti nagy pontosságú részletgazdagsággal. Manapság sokféle nyomtatási technológia létezik a gyantanyomtatáshoz, de a legfontosabb technológiák a sztereolitográfia (SLA) és a digitális fényfeldolgozás (DLP). Ez a két típus különböző módon éri el ugyanazt a célt. A fő különbség az, hogy az SLA lézerfényforrást használ a gyanta kikeményítésére, míg a DLP vetítőrendszert használ.
A gyantanyomtatás alapjai
△ SLA technológiával nyomtatott alkatrészek
A 3D nyomtatási folyamatokban az SLA és a DLP nagy előnyökkel jár az alkatrészek összetettsége és pontossága tekintetében. Mindkettő fényt használ, általában a spektrum ultraibolya tartományában (365-405 nm), és egyes nyomtatók látható fényt használnak a fényérzékeny gyanták kikeményítésére. A technológia elve dióhéjban az, hogy lézerrel vagy projektorral képet rajzolunk a gyantába és keményítjük a folyadékot. Mielőtt megvitatnánk a gyanta kikeményedésének módját, meg kell beszélnünk, mi a gyanta?
A 3D nyomtatási gyanták jellemzően epoxi- vagy akril- és metakril-monomerekből állnak, amelyek polimerizálódnak és megkeményednek fény hatására, ezt a folyamatot térhálósításnak nevezik. Szilárd tárgy akkor jön létre, amikor fény világít a gyantatartályra, létrehozva az egyes rétegeket alkotó sajátos formát vagy mintát. Az adott gyantától függően tulajdonságai széles skálán változhatnak, a puha, gumiszerű anyagoktól a nagyon kemény vagy magas hőmérsékletű anyagokig. A gyantával történő nyomtatás legfőbb előnye az elérhető nagy pontosság, a folyamat szinte tökéletesen reprodukálja a kívánt képet minden rétegnél. A műgyantanyomás fő hátránya maga a gyanta, mivel nehezebben lehet vele dolgozni, mint a szabványos olvadt leválasztási modellező (FDM) anyagokkal, nagyobb az anyagok összetettsége és szűkebb az anyagválasztéka.
SLA
△SLA folyamat
Az 1986-ban kifejlesztett SLA volt az eredeti 3D nyomtatási technológia. A kifejezést a 3D Systems alapítója, Chuck Hull alkotta meg. Ez volt az első cég, amely kereskedelmi forgalomba hozta a nyomtatási eljárást, és ma már amatőrök és profik is használják. Az SLA-nyomtatás lézersugarat halad át a gyanta felületén, hogy megkeményedjen egy réteg, és az SLA-rendszerek általában a lézersugarat a gyanta fölé helyezik, és a lézert felülről lefelé vetítik ki. Vannak olyan rendszerek is, amelyek alulról felfelé építkeznek.
Akárhogy is, az SLA nyomtatási eljárás szelektíven megszilárdítja egy objektum keresztmetszetét rétegről rétegre galvanométereknek nevezett tükrök segítségével az X és Y tengelyen. A lézert egy számítógép által vezérelt meghajtó kapcsolja be és ki, biztosítva, hogy a gyantát a megfelelő helyen érje a fény. Ahogy minden réteg megszilárdul, felfelé mozdul, hogy helyet adjon a következő folyadékrétegnek. A lézerpont erejének elegendőnek kell lennie a fotopolimeren belüli térhálósítási folyamat elindításához, ami a jelenleg piacon lévő legtöbb szilárdtestlézerrel könnyen megvalósítható, és összességében az eljárás nagyon jó nyomtatási eredményeket produkál nagy megbízhatósággal.
Előnyök és hátrányok
△ Az SLA révén elérhető pontos részletek
Az SLA nyomtatás legnagyobb előnye, hogy a lézerrel nagy precizitás érhető el, a lézer a kikeményedett anyag folyamatos sorát tűzi ki, ami nagyon sima felületet eredményez. A vonalexpozíció egyben a legnagyobb hátránya a DLP-nyomtatáshoz képest, mivel minden réteg kikeményítése hosszabb ideig tart. Ugyanakkor, mivel a lézer meghatározott hullámhosszon működik, és a gyanta kötőhatása a hullámhossztól függ, bizonyos mértékig korlátozza a harmadik féltől származó anyagok felhasználását is, és a legtöbb lézer alapú gépet is felszerelik. saját anyagsorozatukkal.
DLP
△ A DLP folyamat áttekintése
A DLP-nyomtatási technológiát Larry Hornbeck, a Texas Instruments-től (TI) találta fel médiaalkalmazások vizuális vetítési rendszereként, majd később a fotopolimer nyomtatáshoz módosította. A cég 1987-ben hozta létre a DLP-t, de az első kereskedelmi rendszer csak 1997-ben jelent meg, amikor a Digital Projection Ltd nevű cég piacra dobta. Lézer használata helyett a nyomtatási folyamat digitális fényvetítőt használ az egyes rétegek egyedi képeinek exponálására, és a fényt egy digitális mikrotükör eszköz (DMD) vezeti galvanométer helyett. A DMD a fény és a gyanta között helyezkedik el, és irányítja az összes tükör forgását, hogy megfelelő képet alkosson az építési felületen.
A legtöbb modern könnyűmotor fénykibocsátó diódákat (LED-eket) használ a fotopolimer tényleges kikeményítésére. Be- és kikapcsolt állapotuk egyedileg szabályozható, és nagyobb XY felbontást tesz lehetővé. Mint minden vetítési rendszernél, a kép csak bizonyos távolságban (úgynevezett gyújtótávolság) jön létre a projektor lencséje és a vetítési síkja között. Minél nagyobb a távolság, annál gyengébb a kivetítő térhálósodási képessége. Manapság a DLP-gépek minősége a fényforrás teljesítményétől, a rajtuk áthaladó lencséktől és a DMD minőségétől függően nagyon eltérő, ára 300 és 200 dollár között mozoghat,000.
A DLP-nyomtatás abban különbözik az SLA-tól, hogy a DLP-nyomtatás pixeleket vetít a gyantába, hogy egyszerre teljes képet alkothasson. Ez felgyorsítja a folyamatot, de hatással van a képminőségre is. Ez azonban kevésbé probléma, mivel a DLP-expozíciós rendszerek jelentősen javultak az elmúlt néhány évtizedben.
Előnyök és hátrányok
△ DLP nyomtatón nyomtatott napraforgók
A lézer alapú SLA rendszerhez képest a DLP rendszer legnagyobb előnye, hogy a teljes réteget egyszerre kikeményíti, a nyomtatási sebességet nem a modell mérete határozza meg, és a teljes nyomóágy kitéve a a kivetítő fényét, amely eltér az SLA-tól. Az SLA-ban egyetlen lézernek át kell haladnia az alkatrész keresztmetszetén. A lézer azonban meglehetősen gyorsan mozog egy SLA-rendszerben, így a kis és közepes objektumok gyorsabban nyomtathatók, mint egy DLP-gép. A nagy modellek és összegek esetében azonban a DLP-nek vannak előnyei.
A DLP rendszerek másik előnye, hogy általában költséghatékonyabbak és könnyebben kalibrálhatók, mint az SLA gépek. Ezzel szemben az SLA gépeket gyakran a gyártóhoz kell küldeni javításra. A DLP-rendszerek azonban általában kisebb felépítésűek, mint az SLA-gépek. Ennek az az oka, hogy a nagyobb összeállítási mennyiség nagyobb távolságot igényel, a túl nagy távolság pedig a DLP-nyomtató felbontásának túl alacsonyságát okozza. Bár ez nem hátrány, ha helyesen konfigurálják, a képminőség azon alapul, hogy a kivetítő pontosan a gyújtótávolságára vetíti ki a képet, kisebb pontossággal.
△ Ezt a nyomtatást egy Elegoo Mars 4 DLP nyomtató biztosította
Mivel a rendszer pixel alapú, a képminőség a DMD felbontásától függ. A rendszertől függően a képminőség gyengébb és szaggatott lehet egy SLA-géphez képest. Ennek az az oka, hogy az alkatrész pixelekben térhálósodik, nem pedig folytonos vonalban, mint egy lézerrendszerben. A modern rendszereken azonban lehetetlen megmondani a különbséget, hacsak nem alaposan vizsgálja meg.
DLP rendszerekben nehezebb elérni a konzisztens áramlást a térhálósítási síkon. Néha a rétegképeket előre módosítani kell a probléma megoldásához. A fényforrásnak le kell fednie a DMD chip felületét, nem csak a tér egyetlen pontját, így nehezebb biztosítani, hogy minden pixel azonos fényintenzitást kapjon, mint a lézerintenzitás konzisztens tartása. Ez a rész már a rendszer gyári üzembe helyezésekor elkészül, így a felhasználónak általában nincs miért aggódnia. Azonban a képfeldolgozási technikákat, például az élsimítást, nagyobb kihívást jelent, mivel gyakran megváltoztatják a kép fényerejét a sima megjelenés érdekében.
A gép mozgása azonos lehet, akár DLP, akár lézer alapú rendszerről van szó. Ezek a képforrások csak a rétegenként kezelt képminőséget befolyásolják. A fényforrás hullámhosszától függően a DLP és az SLA rendszerek ugyanazokat az anyagokat használhatják. Mindkét folyamat utófeldolgozása ugyanazokat a tisztítási lépéseket követi, bár a nagyobb teljesítményű DLP rendszerek kevesebb utókezelést igényelhetnek.
LCD alapú rendszerek
△ Fotocentrikus látható fényre keményedő nyomtatók
Érdemes megjegyezni, hogy az LCD (mSLA) alapú nyomtatókat gyakran a DLP-gépekkel hasonlítják össze. Az LCD-nyomtatók képesek egyidejűleg teljes rétegek kikeményítésére LED-ek fényforrásként történő felhasználásával. A DLP-rendszereket gyakran jobb fényáteresztésük miatt tekintik jobbnak, mint az LCD-képernyők. Más szóval, a projektor sokkal több LED-fényt bocsát ki, mint amennyit egy LCD-képernyőn át tud.
Egyes LCD-k a LED-energia akár 80 százalékát is blokkolják, de a monokróm LCD-t használó modern rendszerek sokkal hatékonyabbak, mivel nincsenek piros, zöld és kék szűrők. Az LCD-rendszerek sokkal olcsóbbak, így az egyik legszélesebb körben használt technológia a hobbigépekben. Egyes LCD-alapú rendszerek a látható spektrumban kötnek ki, ami lehetővé teszi számukra a szabványos LCD-k jó hatását, mint például a Photocentric Magna.
Íme az SLA és a DLP közötti fő különbségek egyszerű lebontása:
SLA-k
●Egyetlen lézersugár az alkatrész keresztmetszetén keresztül
●Részletesebb nyomtatást biztosít
● Az építési hangerő nem határozza meg a felbontást
● magasabb ár
DLP
●A teljes nyomtatóágy ki van téve a fényforrásnak
● Az SLA-val ellentétben a nyomtatási sebesség nem függ a modell méretétől
●A nagyobb gyártási mennyiség alacsonyabb felbontást jelent
●A szerelmesek számára alkalmasabb
