Когда в апреле мы представили Form 3 и Form 3L, мы объяснили, почему мы модернизировали стереолитографическую 3D-печать, разработав нашу собственную технологию Low Force Stereolithography (LFS)™. В 3D-принтерах LFS используется эластичный резервуар для полимеров, позволяющий значительно снизить усилие отделения слоев друг от друга во время печати, а также блок обработки света (LPU), наша специально разработанная оптическая система, позволяющая получать воспроизводимый и точный результат печати.
В этой статье мы рассмотрим, как 3D-печать с использованием технологии LFS влияет на качество и производительность печати, благодаря значительным улучшениям в четырех категориях: детализация поверхности, качество поверхности, поддерживающие структуры и точность воспроизведения детали.
Хотите увидеть получаемое качество своими глазами? Запросите образец, напечатанный на Form 3.
Запросить бесплатный образецНепревзойденный уровень детализации моделей
Внутри Form 3 и Form 3L размещена специально разработанная оптическая система, блок обработки света (LPU). Благодаря функциональным улучшениям, блок обработки света создает четкое, чистое лазерное пятно. Пространственный фильтр, через который проходит лазерный луч, улавливает весь рассеянный свет, а последовательность зеркал гарантирует, что луч всегда будет направлен перпендикулярно плоскости печати.
Модель велоцираптора, спроектированная Даниэлем Де Леоном, напечатана на 3D-принтере Form 3 из Grey Resin с толщиной слоя 100 микрон.
В результате того, что путь лазера является линейным, мелкие детали, такие как отверстия, рельефный текст и малые элементы, печатаются с острыми краями. Low Force Stereolithography позволяет печатать модели с выразительной детализацией и четкостью поверхности, которых невозможно достичь на настольном принтере.
«Одна из самых интересных особенностей Form 3 — это результат печати с точки зрения качества печати и поверхности модели. Нам очень нравится свобода, которую технология печати с низким усилием отрыва дает в отношении воплощения крошечных деталей. Уровень детализации моделей поразителен. Как и сама технология».
—Шон Бакстон, ведущий инженер-механик, Ximedica
Гладкая поверхность даже при толщине слоя 100 мкм
Качество поверхности модели, полученной 3D-печатью, в конечном итоге определяется точностью разделения на слои, то есть тем, насколько точно каждый слой выровнен с предыдущим слоем. Когда точность разделения на слои высокая, линии слоев становятся почти невидимыми. В результате шероховатость поверхности уменьшается, что в конечном итоге ведет к гладкой поверхности, а для прозрачных материалов — к деталям с большей прозрачностью.
Скульптура Стива Джобса, проект Себастьяна Эрразуриза, 3D-печать из White Resin.
По мере отверждения каждого слоя полимеров, между печатаемой моделью и резервуаром образуется соединение. Процесс отделения разрушает эту соединение, давая возможность модели двигаться вверх и печатать следующий слой. В большинстве 3D-принтеров с технологией инвертированной стереолитографии такое отделение сопровождается значительным приложением силы к модели, что может привести к шероховатым поверхностям (что в Form 2 минимизируется тщательной калибровкой).
В 3D-принтерах с технологией Low Force Stereolithography при вытягивании детали вверх рабочей платформой отделение выполняется мягко благодаря гибкой пленке в основании резервуара для полимеров. Это значительно снижает нагрузку на деталь (внутренние испытания показывает снижение усилия отделения в 10 раз по сравнению с Form 2), что приводит к значительному изменению качества поверхности и четкости детали.
Эластичный резервуар для полимеров, используемый в 3D-принтерах LFS, уменьшает усилие отделения, в результате чего получаются более четкие детали с гладкой поверхностью, такие как эти 3D-модели, напечатанные из Clear Resin.
«Наше первое впечатление от Form 3 — это качество печати. Первая же модель, которую мы напечатали, получилась превосходной. На текстуре не было видно слоев. У Hypertherm богатые традиции в производстве ювелирных изделий. Когда я говорю «ювелирные изделия», я имею в виду прекрасное качество поверхности, блестящие мягкие края, детализацию. Мы очень, очень внимательны к тому, чтобы наше качество было как можно ближе к совершенству.
Нам нужно такое решение для 3D-печати, которое предлагает хорошее качество поверхности, и результат не требует много пост-обработки. Таким образом у нас меньше ручной работы: чем меньше нам приходится возиться с триммером или наждачной бумагой, тем лучше. Возможность печати с таким уровнем качества поверхности имеет важное значение при работе с функциональными сборками».
—Аарон Нойес и Дэн Харрингтон, ведущие механики-конструкторы по прототипированию, Hypertherm
Легкоотделяемые опоры для увеличения производительности
В недавнем опросе конечных пользователей Form 2, 47% респондентов сказали, что удаление поддерживающих структур является их самой большой "головной болью", а 62% назвали поддерживающие структуры ключевым звеном в улучшении процесса пост-обработки моделей.
При использовании практически любой технологии 3D-печати пост-обработка, в которую входят удаление поддерживающих структур, шлифовка и чистовая обработка, увеличивает время и снижает производительность. Оставляемые опорами следы негативно влияют на качество поверхности.
Новые легкоотделяемые поддерживающие структуры предназначены для решения этой распространенной проблемы. В новых опорах используются очень маленькие точки контакта, что обеспечивает легкое отделение с минимальным оставлением следов. Они также имеют более крепкий внутренний каркас, поэтому, когда модель снимается с опор, опоры отделяются как единая структура.
В результате, после снятия опор на модели остается примерно в четыре раза меньше материала опор, что означает уменьшение времени, затрачиваемого на пост-обработку, и уменьшение необходимости в дополнительном шлифовании. На диаграмме ниже: на Form 2 модель были напечатана с плотностью точки контакта 0,8 и размером точки контакта 0,6 мм, на Form 3 — с плотностью точки контакта 0,5 и размером точки контакта 0,3 мм, точки показаны с 38-кратным увеличением.
После снятия легкоотделяемых опор Form 3 на модели остается в четыре раза меньше вспомогательных материалов, чем после снятия опор, напечатанных на Form 2.
«Усовершенствование в виде легкоотделяемых опор очень эффективно. Сложно передать свои эмоции, когда вы в первый раз берете модель и тянете ее с опор, и она совершенно без проблем отделяется. Это снимает лишнее напряжение при проектировании и чистке деталей и позволяет сосредоточиться на дизайне и творческом аспекте».
—Джастен Инглэнд, управляющий директор, Delve
Точный, воспроизводимый результат печати
Оптическая система Form 3 находится внутри специально разработанного блока обработки света (LPU). Внутри этого закрытого оптического модуля лазерный луч проходит через пространственный фильтр, который улавливает весь рассеянный свет, чтобы на выходе получалось чистое лазерное пятно. Затем лазерный луч направляется вниз на гальванометр, который позиционирует луч в направлении Y, затем на преломляющее зеркало, и затем на параболическое зеркало, которое выравнивает его перед выходом из окна блока обработки света, чтобы он проходил непосредственно под поверхностью печати.
Блок обработки света содержит систему линз и зеркал для получения точных, воспроизводимых моделей.
Шаговый двигатель плавно перемещает весь LPU в направлении X на основе линейного сканирования. В сочетании с перпендикулярной траекторией лазерного луча это создает то, что мы называем линейным распространением света. Процесс линейного сканирования обеспечивает стабильное и надежное разрешение XY 25 мкм .
Разрешение XY в 25 мкм описывает, с какой точностью принтер может рисовать в плоскости XY: лазер движется с "шагом" 25 микрон в направлении X. Размер лазерного пятна в 85 микрон, по сути, соответствует размеру кончика кисти. Благодаря постоянному процессу линейного сканирования Form 3 может на постоянной основе печатать модели с разрешением XY 25 микрон. (Это число сложнее получить на Form 2 из-за различий в процессе).
Скоро мы опубликуем углубленное исследование о точности передачи моделей, напечатанных на Form 3.
Запрос образца печати
Хотите увидеть своими глазами получаемое качество? Выберите область применения, и мы отправим образец, напечатанный на Form 3, прямо в ваш офис.
Запросить бесплатный образецПромышленная 3D-печать следующего поколения
Formlabs ставит перед собой предоставить бизнесу любого типа инструменты доступа к высококачественному технологическому процессу. Принтер Form 3, созданный на основе передовой технологии Low Force Stereolithography (LFS), является следующим шагом к универсализации промышленной 3D-печати и организации производства профессионального уровня внутри компании.
Заказать Form 3Сравнить стереолитографические модели Formlabs