Vergleich der 3D-Druck-Technologie SLA vs. DLP

Die bei laserbasierter Stereolithografie (SLA) und digitaler Lichtverarbeitungs-Technologie (DLP) eingesetzte Technologie für 3D-Druck folgt sehr ähnlichen Prinzipien, kann jedoch deutlich unterschiedliche Ergebnisse produzieren.

Das Verständnis der Nuancen für jeden 3D-Druck Prozess hilft dabei, das aufzudecken, was ein Benutzer von den Enddrucken erwarten kann und wie das Potenzial jedes Maschinentyps effektiv maximiert werden kann.

Der Begriff „Stereolithografie“ hat seinen Ursprung in den griechischen Wörtern „Stereo“ (fest, solide) und „(Photo)Lithografie“, welches eine Form des Schreibens mit Licht ist. Im 3D-Druck macht Stereolithografie genau das: fest schreiben unter Einsatz von Licht. SLA-Technologie setzt Licht ein, um Flüssigharz Schicht für Schicht in feste Objekte zu verwandeln.

Gemäß der Definition handelt es sich bei beiden schichtbasierten SLA- und DLP-Technologien um Stereolithografie, jedoch kann das Zeichnen einer Schicht mit Laser sich vollständig von der Projektion von Schichten als flaches Bild unterscheiden. Lassen Sie uns also betrachten, was genau das bedeutet.

Laserbasiertes SLA und DLP

Entsprechend der Branchenterminologie kürzen wir laserbasierte SLA einfach durch „SLA“ ab. Sowohl bei SLA als auch bei DLP wird flüssiges Harz selektiv Licht ausgesetzt, um sehr feine, feste Schichten zu bilden, die nach und nach ein festes Objekt formen.

A graphic showing the process for SLA and DLP 3D printers. In SLA, parts are built through selective exposure of liquid resin to light by a laser, in dlp by a projector. Layers are accumulated through these processes to build a solid object.

SLA setzt zwei Motoren ein, bekannt als Galvanometer oder Galvos (jeweils ein Motor an der X-Achse und ein weitere auf der Y-Achse), um einen Laserstrahl schnell über den Druckbereich zu bewegen und dabei Harz zu härten. Dieser Prozess teilt das Design Schicht für Schicht in eine Reihe von Punkten und Linien auf, die den Galvos als eine Reihe von Koordinaten übermittelt werden.

DLP setzt eine digitale Leinwand ein, um ein einzelnes Bild jeder Schicht über die gesamte Plattform auf einmal zu projizieren. Aufgrund der digitalen Leinwand besteht das Bild jeder Schicht aus quadratischen Pixeln, wodurch eine Schicht aus kleinen rechteckigen Blöcken namens Voxel entsteht.

A graphic showing the minimum laser spot size and rounded lines drawn by laser-based SLA, and the minimum pixel size and layers of reactangular voxels projected by DLP.

Die Tatsache, dass die Basiseinheiten der beiden Prozesse aus unterschiedlichen Formen bestehen, macht es schwierig, die beiden Maschinen alleinig aufgrund der numerische Angaben zu vergleichen.

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Druckgröße vs. Geschwindigkeit von SLA und DLP

DLP ist in der Lage, schnellere Druckzeiten bei einigen Teilen zu erzielen, da jede Schicht auf einmal belichtet wird, statt mit dem Laser gezeichnet zu werden.

Die schnellere Druckzeit gilt für zwei Fälle. Bei großen Drucken mit voller Dichte, die einen Großteil der Plattform einnehmen wird jede Schicht schneller belichtet, als es beim Zeichnen mit einem Laser der Fall ist. Bei sehr kleinen und feinen, detaillierten Drucken lassen sich Projektorlinsen entsprechend des Druckvolumenbereichs austauschen und durchgängig ein schmaler Lichtstrahl verwenden, sodass kleine Schichten schneller aufgebaut werden können.

Dennoch bietet der schnellere Druck von vollen Volumen mit DLP einige Nachteile hinsichtlich Auflösung und bei der Nachbearbeitung der Oberfläche bei großen Bauteilen oder vielen kleineren, fein detaillierten Teilen.

DLP 3D-Drucker sind nicht in der Lage, Bauteile mit hoher Auflösung zu drucken, die einen Großteil des Druckvolumen einnehmen. So ist ein DLP-Drucker beispielsweise in der Lage, einen detaillierten Ring gut und schneller als ein SLA-Drucker zu drucken. Jedoch würde der gleichzeitige Druck mehrerer Ringe einen SLA 3D-Drucker erfordern, der in der Lage ist, eine konsistent hohe Auflösung über das gesamte Druckvolumen bereitzustellen.
DLP 3D-Drucker sind nicht in der Lage, Bauteile mit hoher Auflösung zu drucken, die einen Großteil des Druckvolumen einnehmen. So ist ein DLP-Drucker beispielsweise in der Lage, einen detaillierten Ring gut und schneller als ein SLA-Drucker zu drucken. Jedoch würde der gleichzeitige Druck mehrerer Ringe einen SLA 3D-Drucker erfordern, der in der Lage ist, eine konsistent hohe Auflösung über das gesamte Druckvolumen bereitzustellen.

Erfahren Sie mehr über den Unterschied zwischen der Auflösung und der minimalen Strukturgröße, das Verständnis von X-Y-Auflösung und Z-Auflösung.

DLP-Auflösung ist vom Projektor abhängig, wodurch die Anzahl der verfügbaren Pixel/Voxel defininert wird. Beispielsweise wird vollständige HD-Auflösung bei 1080p erreicht.

Der Projektor eines DLP 3D-Druckers muss auf die Bildgröße fokussiert werden, um eine bestimmte X-Y-Auflösung zu erzielen. Werden kleine Pixel erwünscht, schränkt dies den gesamten Druckbereich ein, indem das gesamte Bild geschrumpft wird. Dies liegt darin begründet, dass ein DLP-Drucker nur einen Teil des gesamten Druckbereichs verwenden kann und große Modelle nur bei einer groben Druckauflösung drucken kann.

DLP 3D-Drucker sind durch die Pixelgröße eingeschränkt. Ein DLP-Drucker verfügt über einen großen Druckbereich und eine feste Menge großer Pixel, wodurch der Druck kleiner Details bei vollem Druckvolumen unmöglich wird.

Das Druckvolumen eines SLA-Druckers ist vollständig unabhängig von der Druckauflösung. Ein einzelner Druck kann bei beliebiger Größe und Auflösung sowie an einem beliebigen Ort innerhalb des Druckbereichs ausgeführt werden.

Nachbearbeitung der Oberfläche: Voxel und Schichtlinien

Da Objekte im 3D-Druck aus Schichten bestehen, haben 3D-Drucke oftmals sichtbare horizontale Schichtlinien. Da DLP jedoch Bilder unter Einsatz von rechteckigen Voxels gerendet werden, wirkt sich dies ebenfalls auf vertikale Voxelzeilen aus.

Beachten Sie diese Linien in der nachfolgenden Abbildung. Achten Sie auf die vertikalen Linien auf der Oberfläche von DLP-Drucken.

DLP 3D-Drucker rendern Bilder unter Einsatz von rechteckigen Voxels, was sich in vertikalen Voxelzeilen auswirken kann. Beachten Sie in diesem Bild die vertikalen Voxelzeilen, da diese natürlich auf der linken Seite auftreten, sowie anschließend für einfachere Identifikation rechts hervorgehoben.
DLP 3D-Drucker rendern Bilder unter Einsatz von rechteckigen Voxels, was sich in vertikalen Voxelzeilen auswirken kann. Beachten Sie in diesem Bild die vertikalen Voxelzeilen, da diese natürlich auf der linken Seite auftreten, sowie anschließend für einfachere Identifikation rechts hervorgehoben.

Da das Gerät rechteckig ist, wirken sich Voxel ebenfalls auf gebogene Kanten aus. Stellen Sie sich hierzu einfach die Konstruktion einer runden Form mit Lego-Steinen vor – die Kanten auf Z- und X-Y-Achse wirken abgestuft.

Die rechteckige Form der Voxel lässt abgerundete Ecken abgestuft erscheinen.
Die rechteckige Form der Voxel lässt abgerundete Ecken abgestuft erscheinen.

Vorhandene Voxel und Schichtlinien erfordern die Nachbearbeitung, beispielsweise durch Schleifen.

Im Anschluss an die Beschreibung der Unterschiede hinsichtlich der Technologie und Ergebnisse, ist die Auswahl einer für Ihren Arbeitsablauf und an Ihre gewünschten Ergebnisse angepassten 3D-Drucklösung erheblich einfacher. In diesem Fall ist es wichtig, die für endgültige Drucke erforderliche Nachbearbeitung der Oberfläche sowie die Größe und Komplexität der Teile zu verstehen. Nachfolgend einige allgemeine Richtlinien, welche Teile besser für DLP und SLA geeignet sind:

DLP-Drucker eignen sich besser für: SLA-Drucker eignen sich besser für:
Den einmaligen Druck sehr komplizierter Teile Den gleichzeitigen Druck einer Vielzahl von komplizierten Teilen
Den schnellen Druck großer Teile ohne viele Details Detaillierte große Drucke

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