All Posts
Руководства

Технологии SLA и DLP: сравнение 3D-принтеров в 2020 году

SLA vs. DLP 3D printing technology - quality comparison

Сегодня на рынке доступны разнообразные технологи 3D-печати. Ознакомление с нюансами каждой из них помогает понять, чего можно ожидать от окончательных моделей, и решить, какая технология подходит именно вам.

Стереолитография (SLA) и цифровая обработка света (DLP) — две самые распространенные технологии 3D-печати с использованием полимеров. 3D-принтеры, в которых в качестве расходных материалов применяются полимеры, стали очень популярными благодаря способности изготавливать высокоточные, изотропные и водонепроницаемые прототипы и модели, отличающиеся высокой детализацией и гладкой поверхностью. 

Если раньше эти технологии были сложными и непомерно дорогими, то сегодня компактные настольные SLA- и DLP-принтеры производят детали промышленного качества по доступной цене и отличаются огромной гибкостью применения благодаря широкому спектру материалов.

Оба этих процесса выборочно воздействуют на жидкий полимер источником света: SLA — лазером, DLP — проектором, формируя очень тонкие твердые слои пластика, которые складываются в твердотельный объект. Хотя принцип действия этих технологий очень похож, они могут давать существенно отличающиеся результаты.

В этом подробном руководстве мы расскажем об особенностях этих двух процессов 3D-печати и рассмотрим, как они отличаются в плане разрешающей способности, точности, объема печати, скорости, рабочих процессов и т. д.

Form 3L Sample Part
образец печати

Запросить бесплатный образец печати

Оцените качество стереолитографической печати на собственном опыте. Мы отправим бесплатный образец модели, напечатанной на стереолитографическом 3D-принтере Formlabs, прямо в ваш офис.

Запросить бесплатный образец печати

Как работают стереолитографические 3D-принтеры?

Настольные стереолитографические 3D-принтеры содержат резервуар для полимеров с прозрачным дном и неадгезионной поверхностью, которая служит основанием для отверждения жидкого полимера, позволяющим аккуратно отделять новообразованные слои. 

How do SLA 3D printers work

Процесс печати начинается с того, что платформа опускается в резервуар для полимеров, оставляя свободное пространство, соответствующее высоте слоя между платформой или последним законченным слоем и дном резервуара. Луч лазера подается на два зеркальных гальванометра, с помощью которых он поступает в нужные координаты на серии зеркал. Это позволяет подавать наверх через дно резервуара сфокусированный пучок света, под воздействием которого затвердевает слой полимера. 

Затем отвержденный слой отделяется от дна резервуара, и платформа поднимается выше, а в освободившееся пространство поступает жидкий полимер. Этот процесс повторяется до завершения печати. 

Технология стереолитографии низкой силы отрыва (LFS), используемая в принтерах Form 3 и Form 3L — это новый этап в развитии стереолитографической 3D-печати. 

В 3D-принтерах на основе технологии LFS оптические компоненты находятся в блоке обработки света (LPU). Внутри блока LPU гальванометр позиционирует лазерный луч высокой плотности в направлении оси Y, пропускает его через пространственный фильтр и направляет в отклоняющее и параболическое зеркало, чтобы луч всегда оставался перпендикулярным плоскости платформы, гарантируя точность и воспроизводимость печати. 

По мере движения LPU в направлении оси X напечатанная модель осторожно отделяется от гибкого дна резервуара, что позволяет значительно снизить силы, воздействующие на модели во время процесса печати.

LFS 3D printing drastically reduces the forces exerted on parts during the print process, using a flexible tank and linear illumination to deliver incredible surface quality and print accuracy.

3D-печать на основе технологии LFS значительно снижает усилия, которые воздействуют на детали во время процесса печати, за счет использования гибкого резервуара и линейного освещения для обеспечения невероятного качества поверхности и точности печати. 

Эта усовершенствованная технология стереолитографии отличается более высоким качеством поверхности и точностью печати. Более низкое усилие отрыва при печати также позволяет создавать легкие опорные конструкции, которые можно отделять без усилий, а сам метод открывает широкие возможности для дальнейшего развития прогрессивных материалов, готовых к производству. Узнать больше о стереолитографической 3D-печати

Stereolithography
Технический доклад

Знакомство с настольной 3D-печатью методом стереолитографии (SLA)

Скачайте наш подробный технический доклад , чтобы узнать, как работают технологии SLA-печати, почему сегодня их используют тысячи специалистов, и чем эта технология 3D-печати может быть полезна в вашей работе.

Скачать технический доклад

Как работают 3D-принтеры на основе технологии DLP?

В настольных DLP-принтерах используется резервуар для полимеров с прозрачным дном и платформа, которая спускается в резервуар для послойной печати моделей, расположенных вверх дном. В этом они не отличаются от стереолитографических 3D-принтеров.

Разница между ними заключается в источнике света. В 3D-принтерах на основе технологии DLP применяется цифровой экран, проецирующий изображение слоя на всю платформу, в результате чего все нужные точки затвердевают одновременно. 

How do DLP 3D printers work

Свет отражается на цифровом микрозеркальном экране (DMD) — динамической маске, состоящей из микроскопических зеркал, которые расположены в матрице на полупроводниковом чипе. Быстрое переключение этих крошечных зеркал между линзами, направляющими свет на дно резервуара или радиатора, определяет координаты, в которых жидкий полимер должен затвердевать для формирования текущего слоя. 

Поскольку проектор представляет собой цифровой экран, изображение каждого слоя состоит из квадратных пикселей, в результате чего получается трехмерный слой из прямоугольных кубиков, называемых вокселями.

Технологии SLA и DLP: сравнение 3D-принтеров, использующих в качестве расходных материалов полимеры

Разрешающая способность

В характеристиках 3D-принтеров разрешающей способности уделяют больше всего внимания, но это часто приводит к путанице. Основные единицы процессов SLA и DLP — различные формы, что затрудняет сравнение принтеров только по числовым характеристикам.

В 3D-печати нужно учитывать три измерения: два плоскостных двумерных измерения (X и Y) и третье вертикальное измерение Z, с помощью которого и осуществляется трехмерная печать.

Разрешающая способность измерения Z определяется толщиной слоя, который может напечатать 3D-принтер. Принтеры на основе технологий SLA и DLP отличаются одной из лучших разрешающих способностей Z по сравнению с другими процессами, что позволяет печатать слои с минимальной толщиной. Как правило, пользователи могут установить высоту слоя на уровне 25–300 мкм, благодаря чему разработчики могут достичь компромисса между уровнем детализации и скоростью. 

Comparison - 3D printing technology - Laser SLA, DLP, Low Force Stereolithography (LFS)

В DLP-принтерах разрешающая способность XY определяется размером пикселя — наименьшей деталью, которую проектор может воспроизвести в одном слое. Оно зависит от разрешающей способности проектора (самая распространенная — Full HD (1080p)) и его удаленности от оптического стекла. Поэтому большинство настольных DLP-принтеров имеет постоянную разрешающую способность XY от 35 до 100 мкм.

В стереолитографических 3D-принтерах разрешающая способность XY определяется на основании размера лазерного пятна и величины шагов, с помощью которых можно управлять лучом. Например, в 3D-принтере Form 3 на основе технологии LFS установлен лазер с размером пятна в 85 мкм, но благодаря постоянному процессу линейного сканирования лазер может двигаться с меньшим шагом, и принтер может на постоянной основе печатать модели с разрешающей способность XY в 25 мкм.

Сама по себе разрешающая способность — часто только показатель тщеславия. Оно дает определенное представление о характеристиках, но не обязательно напрямую соответствует точности и качеству печати.

Узнать больше о разрешающей способности в 3D-печати в нашем подробном руководстве.

Аккуратность и точность

Так как 3D-печать — это аддитивный процесс, нарушения могут потенциально возникнуть в каждом слое. Процесс формирования слоев влияет на уровень точности и правильность каждого слоя. Точность и аккуратность зависят от многих факторов: процесса 3D-печати, материалов, параметров программного обеспечения, пост-обработки и т. д. 

В целом, SLA- и DLP-принтеры относятся к самым точным. Различия в точности печати часто лучше заметны между принтерами разных производителей, чем между самими технологиями.

Например, в SLA- или DLP-принтерах начального уровня могут использоваться готовые проекторы, лазеры или гальванометры, и их производители стараются добиться от этих деталей оптимальных эксплуатационных характеристик. В профессиональных SLA- и DLP-принтерах (например, Formlabs Form 3) установлена специальная оптическая система, которая отрегулирована в зависимости от потребностей пользователей.

Точность играет решающую роль для таких деталей, как зубные капы (слева) и хирургические шаблоны (справа).

Точность играет решающую роль для таких деталей, как зубные капы (слева) и хирургические шаблоны (справа). 

Точность играет решающую роль для таких деталей, как зубные капы (слева) и хирургические шаблоны (справа). 

Не менее важна и калибровка. При использовании DLP-проекторов, производители сталкиваются с неравномерным распределением света на платформе и оптическими искажениями линз, а это означает, что размеры и форма пикселей в середине и по краям различаются. В стереолитографических 3D-принтерах для всех частей модели используется один источник света, что обеспечивает однородность, но их все равно нужно тщательно калибровать, чтобы избежать искажений.

Даже на 3D-принтере с лучшими компонентами и оптимальной степенью калибровки можно получать разные результаты в зависимости от используемых расходных материалов. Для обеспечения наилучшего качества приходится изменять параметры полимеров, но они могут быть недоступны для новых материалов, которые не прошли надлежащие испытания с соответствующей моделью 3D-принтера.

Какой можно сделать из этого вывод? Зная только технические характеристики, невозможно получить полное представление о качестве. Лучший способ оценить 3D-принтер — изучить напечатанные на нем модели или попросить производителя изготовить тестовую модель по вашему проекту.

Объем печати

В DLP-принтерах существует обратная зависимость между разрешающей способностью и рабочим объемом. Разрешающая способность зависит от проектора, который определяет количество доступных пикселей/вокселей. Если переместить проектор ближе к оптическому стеклу, пиксели станут меньше, а разрешающая способность увеличится, но рабочая область будет ограничена. 

Некоторые производители устанавливают несколько проекторов рядом или используют 4K-проектор высокой четкости для увеличения рабочей области, но это значительно увеличивает стоимость. Цена таких моделей гораздо выше, чем у других настольных 3D-принтеров.

Поэтому DLP-принтеры, как правило, оптимизированы для определенных целей. Некоторые из них имеют меньшую рабочую область и позволяют производить в высоком разрешении такие мелкие и детализированные модели, как ювелирные изделия, в то время как другие могут печатать более крупные детали, но с меньшей разрешающей способностью. 

Процесс стереолитографии по своей природе более подвержен масштабированию, так как объем печати SLA-принтера не зависит от разрешения модели. Отдельная модель может иметь любой размер и разрешающую способность и располагаться в любом месте рабочей области. Это позволяет печатать крупные 3D-модели с высокой разрешающей способностью или большие партии мелких моделей с высокой степенью детализации для увеличения производительности принтера.

Еще одно препятствие для увеличения объема печати как в стереолитографических, так и в DLP-принтерах — это отделяющее усилие. При печати крупных моделей силы, прилагаемые к ним, возрастают экспоненциально по мере того, как отвержденный слой отделяется от резервуара. 

При печати по технологии LFS гибкая пленка в основании резервуара с полимером аккуратно отслаивается, когда платформа вытягивает модель вверх, что значительно снижает нагрузку на модель. Эта уникальная функция позволила значительно повысить объем печати в первом доступном крупноформатном принтере на основе стереолитографии — Form 3L.

Form 3L — это первый доступный крупноформатный 3D-принтер на основе стереолитографии с объемом печати 30 x 33,5 x 20 см.

Form 3L — это первый доступный крупноформатный 3D-принтер на основе стереолитографии с объемом печати 30 x 33,5 x 20 см.

Качество поверхности

Как стереолитографические, так и DLP-принтеры известны тем, что печатают модели с самым лучшим качеством поверхности по сравнению с решениями на основе других технологий. Когда мы говорим о различиях, то в большинстве случаев они видны только на очень мелких деталях и моделях с высокой степенью детализации.

Так как печать на 3D-принтерах осуществляется послойно, готовые модели часто имеют заметные горизонтальные линии. А из-за того, что технология цифровой обработки света предполагает использование прямоугольных вокселей, также может наблюдаться эффект вертикальных линий.

3D printing technology comparison - SLA vs. DLP

В DLP-принтерах для визуализации изображений применяются прямоугольные воксели, что может привести к появлению вертикальных линий. На этом изображении вертикальные воксельные линии показаны так, как они выглядят после печати (слева), и выделенными для лучшей заметности (справа).

Так как воксели прямоугольные, они влияют на форму изогнутых краев. Проведем аналогию с созданию круглой формы из конструктора LEGO — края будут иметь ступенчатую форму как по оси Z, так и на плоскости X-Y.

SLA vs. DLP graphic edges - Voxel effect - Voxel side profile

Из-за прямоугольной формы вокселей изогнутые края выглядят ступенчатыми. Для удаления видимых вокселей и линий слоев требуется пост-обработка, например шлифование.

In LFS 3D printing, layer lines are close to invisible. As a result, surface roughness is reduced, which ultimately leads to a smooth surface finish, and for clear materials, more translucent parts.

При печати на 3D-принтерах на основе технологии LFS линии слоев практически не видны. В результате шероховатость поверхности уменьшается, что позволяет получить гладкую поверхность, а при использовании прозрачных материалов — модели с большей прозрачностью.

Скорость и производительность

Рассуждая о скорости 3D-печати, важно учитывать не только саму скорость печати, но и производительность.

Общая скорость печати у 3D-принтеров на основе технологий SLA и DLP примерно одинакова. Поскольку проектор экспонирует каждый слой целиком, скорость 3D-печати по технологии DLP равномерна и зависит только от высоты модели, в то время как 3D-принтеры SLA формуют лазером каждую деталь. Как подтверждает практика, в результате стереолитографические 3D-принтеры становятся сопоставимыми по скорости или даже быстрее при печати одной мелкой или средней модели, тогда как DLP-принтеры быстрее печатают крупные цельные модели или несколько моделей, которые почти полностью заполняют пространство платформы. 

Но при этом не стоит забывать, что в принтерах на основе технологии DLP существует обратная зависимость между разрешающей способностью и рабочим объемом. Маленький DLP-принтер может быстро печатать мелкие модели или (малые) партии мелких моделей с высокой разрешающей способностью, но объем печати ограничивает размер модели и производительность устройства. Другое устройство с большим объемом печати может изготавливать более крупные модели или партии более мелких моделей быстрее, но с меньшей разрешающей способностью, чем стереолитографический принтер.

Имея стереолитографический 3D-принтер, все это можно делать на одном аппарате. При этом пользователи могут решать, что они в хотят оптимизировать в каждом конкретном случае: разрешающую способность, скорость или производительность.

В DLP-принтерах для визуализации изображений применяются прямоугольные воксели, что может привести к появлению вертикальных линий. На этом изображении вертикальные воксельные линии показаны так, как они выглядят после печати (слева), и выделенными для лучш

В DLP-принтерах для визуализации изображений применяются прямоугольные воксели, что может привести к появлению вертикальных линий. На этом изображении вертикальные воксельные линии показаны так, как они выглядят после печати (слева), и выделенными для лучшей заметности (справа).

Стереолитографические 3D-принтеры имеют больший объем печати, позволяют изготавливать модели партиями и печатать модели ночью, повышая производительность. 

Draft & Grey Resin - Time comparison
Grey Resin
100 microns
Draft Resin
200 microns
71 min
18 min
Draft & Grey Resin - Time comparison
Grey Resin
100 microns
Draft Resin
200 microns
21 hrs 46 min
8 h 43 min
Draft & Grey Resin - Time comparison
Grey Resin
100 microns
Draft Resin
200 microns
11 hrs 8 min
3 hrs 9 min

Стереолитографические 3D-принтеры имеют больший объем печати, позволяют изготавливать модели партиями и печатать модели ночью, повышая производительность. 

Рабочие процессы и полимеры

Как и в случае с точностью, отличия рабочих процессов и доступных материалов больше зависит от принтера, чем от технологии. 

Большинство SLA- и DLP-принтеров поддерживают технологию Plug and play и позволяют легко заменять платформы и резервуары для полимеров. Некоторые более сложные модели поставляются с системой картриджей для автоматического пополнения резервуара жидким полимером, что требует меньшего внимания и облегчает печать в ночное время. 

Некоторые принтеры поставляются со своим программным обеспечением для подготовки 3D-моделей к печати (например, PreForm для стереолитографических 3D-принтеров Formlabs), в то время как другие производители предлагают готовые стандартные решения. Разные программные инструменты имеют различные функции, например, PreForm позволяет настраивать процесс печати «в один клик», действенные инструменты оптимизации плотности и размера поддерживающих структур, регулируемую толщину слоя, а также функции для экономии материалов и времени. К счастью, программное обеспечение можно загрузить и протестировать еще до покупки 3D-принтера.

Как и в случае с точностью, отличия рабочих процессов и доступных материалов больше зависит от принтера, чем от технологии.

Как и в случае с точностью, отличия рабочих процессов и доступных материалов больше зависит от принтера, чем от технологии. 

3D-принтеры могут работать с широким ассортиментом полимерных материалов, предназначенных для различных целей.

Одно из главных преимуществ 3D-печати на основе полимеров — большое количество материалов, из которых можно изготовить модели для различных целей. Полимеры с различным составом имеют разнообразные характеристики: они могут быть мягкими или твердыми, содержать такие добавки, как стекло и керамика, или иметь специальные механические свойства, такие как высокая температура изгиба под нагрузкой или ударопрочность. 

Но при этом ассортимент поддерживаемых материалов зависит от конкретной модели 3D-принтера, поэтому мы рекомендуем уточнять эту информацию у производителя, прежде чем совершать покупку. 

Модели, напечатанные с использованием технологий SLA и DLP, требуют пост-обработки после печати. Во-первых, модели необходимо промыть в растворителе, чтобы удалить излишки полимера. В некоторых случаях, например для моделей из инженерных и биосовместимых материалов, также требуется финальная полимеризация. Для стереолитографических 3D-принтеров компания Formlabs предлагает решения по автоматизации этих этапов, что позволяет сэкономить время и трудозатраты.

И наконец, 3D-модели, напечатанные на поддерживающих конструкциях, требуют удаления таких конструкций. Это нужно делать вручную — процесс аналогичен как для SLA-, так и для DLP-принтеров. В 3D-принтерах на основе технологии LFS используются легкие поддерживающие структуры с очень маленькими точками контакта, что обеспечивает легкое отделение с минимальным оставлением следов.

Interactive

Find the Right Material for Your Application

Need some help figuring out which 3D printing material you should choose? Our new interactive material wizard helps you make the right material decisions based on your application and the properties you care the most about from our growing library of resins.

Recommend Me a Material

Начните работу со стереолитографическим 3D-принтером

Надеемся, что после того, как мы разобрались с различиями в технологиях и результатах печати, вам будет гораздо проще выбрать 3D-принтер, оптимально соответствующий вашим потребностям и рабочему процессу.

Чтобы узнать больше о стереолитографических 3D-принтерах нового поколения, ознакомьтесь с информацией об устройствах Form 3 и Form 3L на основе технологии LFS. 

Хотите увидеть получаемое качество своими глазами? Закажите образец печати, который доставят прямо в ваш офис.