Чем отличается фотополимерный принтер
Выбираем правильный 3D-принтер: FDM против SLA
3D-принтеры становятся все более доступными, а применяемые технологии более эффективными и практичными. На текущий момент у любителей моделирования и реализации собственных проектов на практике появились фавориты – это FDM и SLA принтеры. Какой из них выбрать, на что обратить внимание и каких опций окажется достаточно, читайте в этой статье.
FDM-принтер: принцип работы
FDM (Fused Deposition Modeling) – это технология 3D-печати, которая для создания модели использует расплавленный пластик. Специальная нить из термопластичного полимера выходит через экструдер на рабочую поверхность, после чего послойно формирует конечную заготовку. Идея придумана и запатентована Скоттом Крампом, сооснователем компании Stratasys в 1989 году.
SLA-принтер: как работает
SLA (Stereolithography Apparatus) – это технология 3D-печати, основанная на использовании фотополимеров. Это считается первым технологическим прорывом в этой области, который совершен благодаря Чарльзу Халлу. Расходный материал отличается высоким уровнем пластичности, которая возникает благодаря воздействию мощного лазера. Лазерный источник располагает на дне чаши, в которой и находится термореактивная смола. Процесс более долгий, так как требуется время на затвердевание каждого слоя.
Сравнение технологий для правильного выбора 3D-принтера
Сравним критерии и особенности технологий, что поможет сделать правильный выбор под ваши нужды.
Тип материала
FDM: такой тип принтеров использует широкий спектр термопластичных полимеров и композитов. Последние используются в основном в виде филамента. Такое многообразие позволяет найти расходники по оптимальным ценам вне зависимости от региона проживания. В среднем один килограмм полимеров в зависимости от качества и типа будет составлять 1800-7500 тысяч рублей.
SLA: 3D-принтеры обладают более скудным ассортиментом материалов, при помощи которых можно создавать объемные модели. В основном это термореактивная, фоточувствительная смола. Поставляется в в жидкой форме, один литр такой смеси может составлять 7000-14000 рублей. Именно поэтому фотополимеры используются в стоматологии, для работы с ювелирными изделиями и так далее.
Популярные модели наших фотополимерных 3D принтеров
Цветовая палитра
FDM: полимерная нить отличается не только дешевизной, но и разнообразием цветовой палитры. Независимо от типа материала можно добавлять самые разнообразные красители и достигать уникальных цветовых гамм. Это важное дополнение, которое помогает создавать дизайнерские предметы с сохранением инженерной гибкости. В некоторых случая под индивидуальный заказ можно получить особые материалы по цвету, что является важным дополнением.
SLA: не отличается большим количеством оттенков, в основном поставляется в прозрачном, черном или сером цвете. Часто для придания гибкости владельцы установок самостоятельно экспериментируют и добавляют разнообразные пигменты. Это весьма трудозатратный процесс и не всегда оправдывается при получении конечной заготовки. Тем не менее такая практика предоставлять хотя бы небольшой задел маневрирования относительно красоты и практичности.
Поверхность модели
FDM: послойное создание модельки сопровождается грубостью получаемой заготовки. Линии хорошо видны, составляют около 50-400 мкм в зависимости от толщины сопла. Исправить эту проблему практически невозможно, только через пост-обработку. Качественная сторона во многом определяется моделированием. Это требует хорошей подготовки, которая включает корректировка пустот, разрывов и так далее.
SLA: технологический процесс предполагает использование лазера, который детально обрабатывает каждую линию и соединяет ее практически без шва. Так как линии более тонкие, можно формировать более точную и гладкую поверхность. Ширина лазера составляет всего 20 мкм.
Точность
FDM: печать отличается хорошей точностью размеров при работе с крупными моделями. Для небольших заготовок точность снижается в разы, что связывается с проблемой выше. Показатель сильно зависит от модели принтера, которая применяется. Также следует правильно ориентироваться в настройках техники, ведь следует выполнить калибровку и подстройку слайсера. Среди прочего правильный выбор материала также позволяет повысить «реальность» получаемого результата, здесь нужно ориентироваться на усадочные свойства.
SLA: тонкость лазера позволяет выигрывать фотополимерном принтеру у FDM. Точность размеров наиболее удачная и не имеет равных по сравнению с другими технологиями. Как уже отмечалось выше, технологические наработки уже давно используются в стоматологии и ювелирном деле.
Прочность
FDM: наличие большего ассортимента расходных материалов, которые используются с технологией, уже указывают на более широкий спектр свойств. Прочность не является исключением, поэтому получаемые детали отличаются легкостью и высоким удельным сопротивлением на излом. Если в приоритете долговечность, достаточно воспользоваться печатью с применением нейлонового углеродного волокна.
SLA: задачи фотополимерных принтеров – это создать точность, вопросы прочности отходят на второй план. На текущий момент специалисты постоянно совершенствуют смолу, делают ее более твердыми и менее подверженными механическим факторам. Трещины и деформации – это частая проблема, которая пока никак не решается.
Простота использования
FDM: устройства достаточно просты и не требуют специализированной подготовки. Для выполнения поставленных задач нужно только разместить бобину с нитью на специальную стойку, и один конец полимера поместить в экструдер. Многие пользователи отмечают о возможности эксплуатации такого прибора в открытом офисе или в классах школ. Получаемые детали остаются чистыми, сухими, что предполагает выполнение постобработки сразу после получения последней.
SLA: устройства также не отличаются высокой сложностью, но требует дополнительной подготовки. Это связывается с нюансами работы с жидкими материалами. Смола часто расползается по рабочей плоскости, а полученные детали могут оказать влажными. Еще одним неприятным моментом считается токсичность расходников, что также требует специальной одежды, как минимум перчаток и защитных очков.
Процесс постобработки предполагает выполнения ряда этапов. На первом деталь подвергается промыванию. Это помогает избавиться от излишков смеси, при этом заготовка остается непосредственно на площадке. После нужно отсечь последнюю для чего применяются кусачки. Для придания большей твердости используется обработка УФ-лучами. Скорость отвердевания зависит от мощности лампы и размера заготовки. Такая сложность часто становится причиной использования в специализированных лабораториях.
Стоимость
FDM: считается самой доступной, простой и удобной технологией. Стоимость низкая не только для самого оборудования, но и для расходных материалов. Полимеры сопровождаются предельно низкой удельной ценой, что является существенным плюсом. Низкая себестоимость заготовки также играет важную роль при выборе.
SLA: отличается высокой ценой как на машину, так и на получение детали во время эксплуатации. Именно поэтому технологический процесс часто связывается с коммерческой организацией, которая занимается высоколиквидной и оплачиваемой деятельности (стоматология, ювелирное дело). Вам также придется покупать большое количество дополнений, которые будут способствовать проведению процедуры.
Габариты оборудования
FDM: принтеры представлены на рынке с различными габаритами, которые зависят от типа сопла, дополнений и так далее. Сейчас можно купить как настольные версии, так и крупные установки для промышленности. Все упирается только в потребности клиента. По объему загружаемого материала самая большая машина размещает порядка 2475 литров.
SLA: практически все модели обладают небольшими, а порой миниатюрными размерами. Здесь важна точность, поэтому применение связано с созданием небольших деталей. Максимальный литраж самой большой установки считается всего 618 литров.
Подводим итоги
Детальный разбор по каждой позиции позволил выявить сильные и слабые стороны FDM и SLA-принтеров. Если рассматривать промышленное производство, то здесь практикуют комбинирование технологий. Это позволяет использовать только положительные качества и находить идеальное решение для каждой проблемы. Если рассматривать домашнее применение, то здесь выбор определенно за FDM, как гибкое и удобное решение. Это касается и образовательного процесса.
3D-печать, битва технологий, FDM vs SLA
Для начала немного истории. Основоположниками современной настольной 3D-печати принято считать две американские компании – MakerBot (основана в 2009 году) и Formlabs (основана в 2011 году). Каждая из этих компаний пошла своим путем, и результаты по истечении 10 лет у них разные. Первой на Олимп поднялась MakerBot, выпустив по-настоящему массовый, а главное доступный, с точки зрения простоты использования, принтер MakerBot Replicator 2. Его продажи росли бешеными темпами, и в 2013 году на пике успеха компанию решили продать за фантастические по тем временам деньги в 400 млн. долларов. Покупателем выступил ветеран 3D-печати, компания Stratasys, где молодой и энергичный стартап был скоро «похоронен» в корпоративных интригах. Другим путем пошла Formlabs. Компанию решили развивать, последовательно привлекая инвестиции. В итоге ее капитализация достигла 2 млрд. долларов, что существенно превысило стоимость Stratasys, вместе с купленным MakerBot. Обо всем этом в 2014 году Netflix снял очень интересный документальный фильм, который называется Print the Legend. Рекомендую всем, кому интересны темы предпринимательства, стартапов и технологий, его посмотреть.
FDM/FFF технологии
Плюсы
Это наилучший способ для быстрого прототипирования. Десятки прототипов своего будущего устройства вы можете напечатать разными видами пластика, разными цветами. Вы также можете создавать функциональные прототипы, свойства которых будут близки к свойствам конечного изделия. Себестоимость этих прототипов может быть очень низкой по сравнению с классическими технологиями фрезерования или использования пресс-форм. Вы можете быстро создавать модели сложных геометрических форм, используя растворимые субстанции в моделях принтеров с двумя экструдерами. Их широкий выбор позволит вам найти материал, изделия из которого после печати будут обладать необходимыми свойствами: повышенной термостойкостью, устойчивостью к низким температурам, масло-, бензо-, износо-, ударостойкостью.
На рынке доступны сотни материалов для 3D-печати, за 10 лет накоплена огромная база знаний по ее применению для различных задач. Вы также можете печатать модели больших размеров, так как сейчас доступны модели принтеров с областью построения 1 метр по длине, ширине и высоте. Еще одним плюсом является то, что изделия после печати не требуют постобработки, они сразу готовы к использованию. Но если вы хотите улучшить их внешний вид, вы легко сможете их шлифовать, грунтовать, красить, склеивать между собой, сверлить в них дырки, делать резьбу и многое другое. Кроме прототипирования FDM принтеры чаще всего используют для мелкосерийного производства небольших элементов, ради производства которых нет смысла заказывать пресс-форму, так как общий тираж не оправдает затрат, а себестоимость при этом будет очень низкой.
Еще одним популярным применением FDM 3D-печати является макетирование, создание уникальных архитектурных, выставочных, демонстрационных или сувенирных макетов. Сейчас рынок предлагает большое количество декоративных материалов, не имеющих специальных свойств, но которые выглядят как дерево, сталь, бронза, мрамор, серебро или золото. Это позволяет создавать макеты без, либо с минимальной постобработкой, что существенно экономит затраты и время при их создании. Ну и конечно, не стоит забывать о самом популярном социальном сегменте таких принтеров – домашних пользователей, которые используют их как хобби, печатают детям фигурки, вазы для цветов, крючки, полочки и другие полезные или просто красивые модели. Себестоимость таких изделий низкая, и даже при среднем объеме печати покупка принтера окупается очень быстро. При этом вам не надо ничего моделировать, все модели доступны для бесплатного скачивания либо за символическую плату.
Минусы
Еще одним минусом является финишное качество моделей. Даже при самой низкой толщине слоя вы будете видеть слои на модели. И это не позволяет использовать 3D-печатные модели как конечный продукт. Вы вряд ли купите неприятный на ощупь чехол для мобильника и не захотите давать ребенку игрушку, которую не особо приятно держать в руках.
Еще один нюанс этой технологии – слабая адаптация оборудования к новым материалам. И если таковой появляется на рынке и вызывает ваш интерес, то с большой долей вероятности вам придется покупать и новый принтер. Этот минус не был таким явным до последнего времени, но именно развитие фотополимерной 3D-печати в последние году высветило и его.
Подводя итог анализу плюсов и минусов технологии FDM стоит отметить главное: она находится в застое и после прорыва, который был 10 лет назад, производителям не удалось существенно продвинуться. Удалось лишь снизить стоимость самих принтеров, что конечно же повлияло на их доступность и распространенность. Конечно, большинство моделей сейчас оснащено цветными дисплеями, Wi-Fi, встроенными веб-камерами, датчиками окончания нити, возможностью продолжить печать после отключения электричества, системами автокалибровки площадки и т.д. Все это упрощает работу с устройством, но, увы, не сделает FDM 3D-принтер производственным оборудованием.
Фотополимерная 3D-печать
А теперь давайте также рассмотрим плюсы и минусы этой технологии. Со временем они претерпели серьезные изменения.
Плюсы
В реальности так и происходит: появляются новые смолы с интересными свойствами и улучшенными формулами, и пользователи активно начинают их применять для своих задач. Производители делают их под конкретную, узкую задачу и таким образом гарантируют покупателю результат при правильном ее использовании. Примером тут могут служить смолы для хирургических шаблонов, временных коронок, элайнеров, ювелирных выжигаемых моделей и многие другие.
Минусы
Еще к одному минусу можно отнести стоимость смолы. С ростом объемов производства она дешевеет, и потребитель вправе ожидать дальнейшего снижения ее стоимости. Но сейчас она в 3 раза дороже пластиковой нити и это, безусловно, сказывается на себестоимости изделий. Также к минусам можно отнести недостаточно широкий ассортимент смол с различными важными свойствами, например мягкими (типа резины), жесткими, износостойкими, прочными и т.д. Рынок постепенно выравнивает предложение, но в этом направлении многое еще надо сделать.
Процесс фотополимерной печати может быть очень прост для типовых задач, особенно в сфере стоматологии, где опыт использования уже очень большой, но при решении нестандартных задач, в частности с допусками по точности моделей есть риск столкнуться с большим количеством подводных камней и ограничений.
Какая технология победит
Мы рассмотрели основные достоинства и недостатки FDM и SLA технологий, а теперь вернёмся к теме этой статьи, а именно конкуренции между ними. Почему почти десять лет они существовали параллельно, а теперь мы вдруг начали говорить о наметившемся соперничестве? К этому привело активное развитие SLA 3D-печати в последние 2 года, которое позволило создать принтеры достаточно дешевые, быстрые и большие. Изначально фотополимерная печать развивалась в парадигме решения задач конкретных индустрий, в первую очередь стоматологии и ювелирного производства. Это ставило перед производителями принтеров конкретную задачу, которую они должны были решить, чтобы быть успешными на рынке. В процессе поиска решения они смогли создать оборудование, которое способно решать гораздо более широкий круг задач: печатать быстрее, качественнее и создавать большее количество моделей за единицу времени, чем конкурирующие с ними FDM принтеры. Ну а для примера, давайте сравним флагманы от таких лидеров рынка, как Phrozen и Raise3D, чтобы сделать всю эту теорию наглядной.
5 советов по выбору фотополимерного 3D-принтера.
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Статья относится к принтерам:
Всем привет, Друзья! С Вами 3DTool! Перед покупкой 3D-принтера необходимо определиться с задачами, которые вы поставите перед устройством. Это позволит конкретизировать бюджет и поможет выбрать технологию 3D-печати и сам 3D-принтер.
Например, вы занимаетесь изготовлением миниатюр для настольных игр, или литьем из пластика и вам необходима качественная матрица с максимально гладкой внешней поверхностью для создания молда. В этом случае, широко распространенный FDM (fused deposition modelling)скорее всего вам не подойдет. И внимание следует сконцентрировать на фотополимерной (жидкостной) 3d-печати.
Но по каким критериям выбрать такое устройство? В этой статье мы хотим поделиться с Вами 5 советами по выбору фотополимерного 3D-принтера и разобрать, что же представляет из себя эта технология. Поехали!
Перед тем, как озвучить наши советы, давайте немного разберем матчасть и познакомимся с тем, какие вариации фотополимерных 3D-принтеров существуют и чем они отличаются друг от друга. Условимся, что возьмем наиболее распространенные из них и не будем затрагивать довольно редкие и не встречающиеся на рынке.
Это обеспечивает наилучшее качество печати, позволяет работать с широким спектром материалов, но существенно снижает скорость работы.
*Более подробно познакомиться с этим типом фотополимерной 3D-печати, вы можете в нашей статье, по ссылке
Высокая точность и качество печати.
Большой выбор различных по свойствам фотополимеров.
Сравнительно низкая скорость печати.
Высокая цена расходных материалов.
Технология DLP (Digital Light Processing)
Данная технология является прямым идейным наследником Стереолитографии, но максимально упрощена по сравнению с прародителем.
В качестве источника излучения, как правило применяют мощные DLP проекторы способные выдавать свет с высокой интенсивностью. Отсюда и взялось название самой технологии. Возможность формировать контуры засветки, позволяет добиваться высокой точности позиционирования и выдавать отличное качество внешней поверхности.
Благодаря засветке целого слоя, а не – точечно, данная технология существенно быстрее классического SLA, но немного теряет в качестве.
На этой технологии основана работа многих устройств, например, отлично знакомого нам 3D-принтера XYZ Nobel Superfine, который мы подробно обозревали в одной из своих статей, ранее.
Более высокая скорость за счет засветки слоя целиком
Более простая, чем SLA
Более дешевые материалы
Проблемы с паразитной засветкой
Падение точности и скорости с увеличением области печати
Технология LCD/DPP (Direct UV Printing/Day light printing)
В целом, похож на DLP, и многие устройства, работающие на этой технологии даже носят название DLP/LCD 3d-принтеров, однако основным отличием является наличие LCD – панели в качестве матрицы или шаблона засветки.
Так же, эта технология наименее затратная в производстве, тк не использует сложных и дорогостоящих элементов, таких, как подвижные отражатели и лазерные источники света.
Она работает благодаря мощному сверхяркому светодиоду, выравнивающей свечение – линзе Френеля и непосредственно матрице IPS LCD панели, формирующей белый контур и черный фон слоя засветки. Черный цвет излучение не проходит, а белый засвечивает свободно, благодаря чему формируется застывающий слой материала.
Отличными примерами данной технологии являются 3D-принтерыZortrax Inkspire и Photocentric Liquid Crystal HR V2Плюсы технологии:
Сильно дешевле аналогов
Простая конструктивно и в использовании
Рабочая область ограничена лишь размерами и разрешением матрицы
Так же, проблемы с паразитной засветкой
Менее четкий контур стенки за счет особенности формирования маски
Низкая скорость печати из-за слабой силы засветки материала
Так же, необходимо заметить, что в зависимости от выбора технологии фотополимерной печати, вы сможете использовать разные материалы.
Подбор материала зависит, как правило, от вашего типа 3D-принтера. Разные устройства настроены на излучение разных длин волн однако, как правило, многие производителя оставляют эту информацию в секрете.
В целом диапазон фотополимерных материалов реагирует на ультрафиолетовое излучение средних и длинных волн. 300 – 400 нм. Реже используются коротковолновые полимеры – 200 – 300 нм.
Существует огромное множество материалов с разными свойствами, от стоматологичесих фотополимеров, позволяющих печатать импланты и коронки, до выжигаемых фотополимеров, которые применяется для создания восковок и последующего литья.
Необходимо принять во внимание, что фотополимерные принтеры, помимо расхода материала на поддержки, что неизбежно, так же как правило, оставляют небольшой слой материала на кювете после печати, и если вы планируете использовать несколько разных материалов одновременно, придется закупить больше материала, или запастись дополнительными кюветами, чтобы не расходовать дорогой материал впустую (после каждой смены материала, кювету необходимо промывать от оставшегося фотополимера). Соответственно, чем больше область печати выбранного устройства, тем больше будет расходоваться материала.
Итак, перейдем к нашим советам. Что же необходимо учесть, перед покупкой фотополимерного 3D-принтера?
Самым важным при выборе фотополимерного 3D-принтера, как и при покупке любого другого устройства или станка, станет бюджет.
Чем больше денег вы готовы потратить, тем больше вариантов будет для Вас предоставлено. В среднем, один из самых дешевых фотополимерных 3D-принтеров обойдется Вам, примерно в 100 тысяч рублей. Промышленные же решения, легко переваливают за миллион.
Наиболее адекватной ценовой категорией станет сегмент профессиональных и полупрофессиональных устройств. Он стартует около 200 тысяч рублей и отсекается примерно полумиллионом, за самые дорогие устройства.
Определитесь с основной задачей.
Какого размера будут ваши изделия?
Чем более точные и маленькие размеры изделий вам необходимы, тем менее подходят для Вас DLP и LCD 3D-принтеры. А значит, нужно остановиться на классических SLA вариантах.
Стоит задача печатать более крупные изделия быстрее и есть возможно более тщательной обработки поверхности? DLP – ваш выбор.
Бюджет ограничен, но требуется более высокое, чем FDM, качество поверхности? LCD – 3D-принтер подойдет Вам, как нельзя лучше.
Фотополимерные 3D-принтеры, не предполагают большой свободы в самостоятельном подборе настроек печати, и как правило заточены под ту, или иную модель 3D-принтера, изначально.
Поэтому, если Вам требуется определенный вид материала, например – стоматологические фотополимеры, заранее ознакомьтесь с тем, какие материалы предлагают производители того или иного принтера.
Наиболее широким спектром фотополимеров, на данный момент обладают компании Formlabs и Photocentric, если выбирать из уровня полупрофессиональной и профессиональной, не промышленной техники.
После того, как вы выбрали производителя и технологию, обратите внимание на размеры кюветы (рабочей области), доступных устройств.
В данном случае, как мы уже говорили выше, в зависимости от технологии, варьируется и размер платформы. Например, 3D-принтеры Photocentric Liquid Crystal Pro обладают поистине внушающим объемом печати 470 x 240 x 340мм, тогда как размер даже самого большого Formlabs Form 3L ограничен 300x335x200мм.
Так же, например, для печати партий ювелирных восковок, или стоматологических элайнеров, потребуется принтер с большой областью печати.
Если же вы планируете печатать мастер модели и матрицы для фигурок из настольных игр и вам требуется максимальное качество, лучше обратить внимание на маленький SLA-DLP 3D-принтер, с высокой детализацией и толщиной слоя меньше 100 микрон.
Как и в любых других устройствах, чем более «упакован» 3D-принтер дополнительными функциями, тем удобнее им пользоваться. А значит, быстрее будет происходить процесс постановки на печать, легче станет отслеживать ее статус и меньше потребуется лишних действий.
Для комфортной работы Вам потребуется, как минимум:
быстросъемная платформа построения
Так же, немаловажным является интерфейс устройства и программное обеспечение, идущее в комплекте.
На данный момент, хорошим тоном среди производителей является наличие удобного сенсорного дисплея с хорошо читаемыми иконками, возможность подключения принтера по Wi-Fi, или Lan и собственное П.О.
На данный момент спектр выбора фотополимерных 3D-принтеров огромен. Заметно расширившийся потенциал технологии набирает обороты, а благодаря высокому качеству печати и широкому набору материалов различных свойств и характеристик, «жидкостная» 3D-печать проникает все глубже в различные сферы производства и прототипирования.
Не ограничиваясь только сферой ювелирных украшений, или стоматологии, фотополимерные 3D-принтеры находят себя в архитектурном макетировании, инженерном прототипировании, хобби, а также в автомобильной и сфере ремонта бытовой техники. Словом, в тех отраслях, где требуется особенная точность и качество поверхности.
Отлично зарекомендовав себя в начале становления аддитивного производства, фотополимерная печать продолжает удерживать пьедестал лидера по многим параметрам, среди других видов 3D-печати, уступая только промышленным системам спекания металлов и Селективному Лазерному Спеканию (SLS).
Что ж, а на этом у нас все! Спасибо что были с нами, до новых встреч. Дальше будет интереснее!
Приобрести указанные в статье 3D-принтеры, расходный материал к ним, задать свой вопрос, или отследить заказ, вы можете
По телефону: 8(800)775-86-69
Не забывайте подписываться на наш YouTube канал :