Как работает 3D-печать на смоле? - Технология SLA, DLP и MSLA

Смоляная 3D-печать произвела революцию в аддитивном производстве, которую невозможно себе представить. В принтерах на основе смолы используется жидкая фотополимерная смола, которая слой за слоем отверждается под воздействием источника света. Поверхности таких принтеров получаются гладкими и с большим количеством деталей, намного превосходящих по точности 3D-принтеры на основе нитей, но наиболее распространенными среди них являются стереолитография (SLA), цифровая обработка света (DLP) и стереолитография с маской (MSLA).

Они одинаково отверждают жидкую смолу, превращая ее в твердые объекты, но отличаются только способом подачи света. Благодаря высокой детализации печать на смоле используется практически во всех сферах деятельности, от ювелирного дела и стоматологии до создания прототипов и миниатюр. Зная, как 3D-печать для работы со смолами дает понимание того, какую из них использовать, и оптимизирует эффективность печати.

Что такое 3D-печать на смоле и как она работает?

В смоляной 3D-печати используется жидкая фотополимерная смола, которая затвердевает под воздействием ультрафиолетового света. Она позволяет печатать объекты с отличной детализацией в послойном режиме и превосходной отделкой. Для отверждения смолы в принтерах используется источник света. Это может быть лазер, проектор или ЖК-экран, но что бы он ни делал, печать на смоле позволяет получать отпечатки очень высокой точности; именно это лучше всего подходит для печати моделей, состоящих из мелких или мельчайших деталей, поскольку жидкая смола находится в чане, и с каждым застывшим слоем в жидкость опускается платформа для сборки. Этапы печати требуют дополнительной финишной обработки, состоящей из окончательной шлифовки, очистки и полимеризации перед выводом на печать.

Типы технологий 3D-печати с использованием смолы

Существует три варианта 3D-печати с использованием смолы. К ним относятся SLA, DLP и MSLA. SLA означает "стереолитография" - использование лазера в качестве метода, который точечно отверждает смолу. Высокоточная, но медленная в производстве отпечатков из-за своей низкой скорости. DLP проецирует все изображение на смолу, поэтому отверждается весь слой одновременно, что делает его более быстрым, чем SLA. В MSLA используется световое воздействие, аналогичное DLP в масках ЖК-экранов, но по гораздо более низкой цене. У каждой из технологий есть свои сильные стороны: доминирование деталей SLA, скорость DLP и стоимость MSLA. Все зависит от области применения, потребностей в качестве печати и бюджета.

Каковы основные части смоляных 3D-принтеров?

Она создается с помощью чана с жидкой фотополимерной смолой, который перемещается по печатной форме; поднимающиеся и опускающиеся формы создают слои, на которые лазер, проектор или ЖК-экран принтера наносят полимеризацию, превращающуюся в твердое вещество для сцепления с каждым новым слоем. Большинство моделей оснащены сенсорным экраном или панелью управления для настройки параметров. Имеется встроенный двигатель оси Z, который плавно перемещает пластину для наращивания. Встроенная защитная крышка, защищающая от ультрафиолетового излучения, а также смоляной экран, который защищает от нежелательного воздействия и обеспечивает срок службы качественного принтера при правильном уходе.

Как отверждается смола?

Она восстанавливает жидкую смолу, полученную в процессе 3D-печати, путем воздействия определенного источника света на фотоинициатор, который находится внутри смолы и вступает в реакцию фотополимеризации, в результате чего она затвердевает и превращается в объект. С каждым слоем, напечатанным в процессе 3D-печати, изделие будет становиться все более твердым и прочным благодаря свету. После того, как модель будет полностью напечатана, она будет обработана в УФ-лампе или под солнечными лучами, чтобы развить свои механические свойства. Детали должны стать твердыми, жесткими и прочными благодаря правильному отверждению. Детали, отвержденные слишком сильно, могут стать хрупкими, а отпечатки, полученные с недостаточно хорошо отвержденных деталей, станут мягкими или слабыми.

Каковы некоторые преимущества по сравнению с FDM при 3D-печати смолой?

Ниже перечислены некоторые преимущества 3D-печати из смолы по сравнению с FDM: Разрешение печати - самое существенное различие. Смола может обеспечивать сверхвысокую детализацию с очень тонкой отделкой поверхности, что делает их полезными при создании действительно сложных конструкций. Кроме того, лучшая адгезия между слоями приводит к тому, что детали обладают более тонкими механическими свойствами. К другим преимуществам относится возможность печати в сложных геометрических формах без линий слоев. К недостаткам печати смолой можно отнести тот факт, что для печати смолой требуются более дорогие материалы, массивная постобработка, даже химическое воздействие может быть опасным для окружающей среды и даже для создателя. Тем не менее, этот метод остается популярным, когда требуется высокая точность. 

Типичные области применения смоляной 3D-печати.

Промышленное применение в различных отраслях, требующих высокого уровня точности или детализации.

Печать на смоле находит свое идеальное применение в стоматологии для изготовления хороших, точных форм, коронок и выравнивателей. Ювелиры печатают на смоле, чтобы создать дизайн с высокой детализацией отливок. Производители миниатюр - любители настольных игр с качественными деталями - находят применение принтеру для печати на смоле. Некоторые из медицинских применений печати на смоле - это анатомические модели, протезы. Инженеры и дизайнеры изделий могут легко создавать быстрые прототипы сложных деталей. Для этих отраслей 3D-моделирования требуется высокое разрешение, поскольку печать смолой универсальна. Какие проблемы возникают при использовании 3D-отпечатки из смолы?

Используемые смолы обладают токсичными свойствами, поэтому работать с ними нужно в перчатках, в хорошо проветриваемых помещениях. Этот метод требует значительно больше времени и усилий на последующую обработку с промывкой изопропиловым спиртом и отверждением под УФ-лучами, чем FDM-печать. Эксплуатационные расходы принтеров для печати на смоле также намного выше, в основном из-за жидких смол и потому, что такие детали, как пленки FEP, нужно менять очень часто. Другими возможными причинами могут быть плохая адгезия, плохая структура опоры и ошибки при экспонировании. Все это означает, что пользователь может оптимизировать свой рабочий процесс на более качественных отпечатках. 

Как правильно обслуживать и чистить Ваш смоляной 3D-принтер

Как бы ни было важно сохранить Смолы для 3D-печати правильной работы может зависеть от поддержания машин в чистоте.

Регулярная очистка чана предотвратит агглютинацию смол, которая в конечном итоге приведет к появлению неудачных отпечатков. Дно чана необходимо проверять на наличие царапин и повреждений на пленке FEP и при необходимости заменять. После каждого отпечатка необходимо очищать печатную пластину. Пользователи должны проверять плавность перемещения по оси Z, а также время от времени калибровать принтер, чтобы поддерживать его в надлежащем рабочем состоянии. Рабочее пространство должно быть всегда чистым, что снижает вероятность загрязнения и приводит к получению качественных отпечатков. Срок службы принтера увеличивается по мере того, как он выполняет все свои функции. 

Лучшие практики для эффективной 3D-печати с использованием смолы

Пользователей следует убедить в том, что для получения качественных отпечатков необходимо применять лучшие методы 3D-печати смолой.

Первый слой хорошо прилипает, и не будет ни одного неудачного отпечатка, если пластина для сборки была выровнена правильно. Правильные настройки экспозиции по типу смолы еще больше повысят точность отпечатков. Вспомогательные структуры будут добавлены в нужных местах, чтобы не было перекосов, а хрупкие детали хорошо пропечатались. Качественные смолы, подходящие для конкретного применения, повышают прочность и детализацию отпечатков.

Смолу оставляют в прохладном темном помещении, чтобы она не затвердела раньше времени и продержалась как можно дольше. Прошивка и программное обеспечение для нарезки довольно часто обновляются в процессе улучшения печати с этого принтера. Благодаря этому каждый раз печать получается безупречной.

Заключение

Обладатель высокого разрешения в 3D-печати смолой создает качественные модели с гладкой поверхностью и мельчайшими деталями благодаря фотополимеризации.

Поэтому выбор между технологиями SLA, DLP и MSLA позволяет понять, что будет более полезным для любого человека в соответствии с его требованиями. Однако, 3D-печать пластмасс имеет довольно много преимуществ перед FDM, но может иметь и некоторые недостатки, связанные с постобработкой и обработкой материалов, а также с необходимостью обслуживания принтера. Несмотря на это, смоляная 3D-печать находит применение во все большем количестве отраслей - от стоматологии до ювелирного дела, от дизайна изделий до машиностроения. В целом, правильный уход за оборудованием и лучшие практики могут обеспечить максимальную выгоду от печати смолой и получение хороших отпечатков. 

Вопросы и ответы

Чем SLA, DLP и MSLA отличаются друг от друга?

SLA печатает все рабочие точки в точку лазера. У DLP есть метод, называемый литьем сразу целиком за один выстрел, а MSLA использует маскирующий свет ЖК-дисплея.

Требует ли изделие, напечатанное на смоле, послепечатной обработки?

Да, отпечатки смолы необходимо промыть в изопропиловом спирте, а затем отвердить под ультрафиолетовым светом, чтобы лучше подготовить материал к прочности и удалить все излишки смолы.

Как 3D-принтер на основе смолы сравнивается с FDM?

Для сравнения, отпечатки из смолы имеют гораздо более высокое разрешение и гораздо более детализированы, но они более шумные, требуют гораздо больше постобработки и гораздо больше материала, чем FDM.

Безопасна ли смола для 3D-печати?

Смола токсична; пользователю следует надевать перчатки, работать в хорошо проветриваемом помещении и принимать все меры предосторожности, чтобы избежать контакта с кожей и токсичными испарениями смолы.

Является ли печать на смоле такой же прочной, как печать на FDM?

Отпечатки из смолы хрупкие и прочные, но хрупкие, сильнее, чем отпечатки из FDM, поэтому они хороши для высокодетализированных моделей, а не для функциональных деталей.