3D принтеры SLA: обзор технологии 3D-печати

Производство с использованием 3D печати за последние десятилетия совершило настоящий прорыв, а в основе этого прорыва лежит технология SLA (стереолитография).

Этот метод 3D печати использует лазер для затвердевания жидкого фотополимера, слой за слоем преобразуя его в твердый объект.

Исторически SLA стала первой технологией, запатентованной в 1986 году для создания трехмерных объектов, предлагая превосходную точность и детализацию.

Что такое SLA технология 3D печати?

Принцип работы технологии SLA

Принтеры, работающие по технологии SLA, используют ультрафиолетовый (УФ) лазерный луч, который точно фокусируется на поверхности жидкого фотополимера. Под воздействием луча полимер затвердевает, позволяя построить объект с высокой точностью слой за слоем, «снизу вверх». Этот процесс позволяет изготовить изделия с гладкой поверхностью и сложной геометрией, которые недоступны для других типов 3D печати.

В процессе SLA лазер последовательно «рисует» на поверхности жидкого фоточувствительного полимера, заставляя его полимеризоваться (затвердевать) в точных заданных местах.

После затвердевания одного слоя, платформа опускается на величину толщины следующего слоя, и процесс повторяется для построения следующего слоя поверх уже затвердевшего. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будет построен весь объект.

Такой способ позволяет создавать объекты с мелкими деталями и очень гладкими поверхностями, что делает технологию SLA идеальной для прототипирования, создания ювелирных украшений, зубных протезов и других изделий, требующих высокой точности и качества поверхности.

Кроме того, благодаря возможности использования различных фотополимеров, метод SLA позволяет создавать изделия с различными физическими и химическими свойствами, которые могут иметь применение в самых разных областях, от машиностроения до медицины. 

Отличие SLA от DLP и LCD технологий

В отличие от SLA, DLP (цифровая обработка света) и LCD печать используют проектор или свет из ЖК-панели для засветки целого слоя смолы за один раз. Это может сократить время печати, но SLA гарантирует более высокую точность и качество поверхности. SLA требует точного управления лазерным лучом и временем засветки, что позволяет добиться исключительной детализации. 

SLA использует ультрафиолетовый лазер для точечного отверждения смолы, слой за слоем. Этот процесс обеспечивает высокую точность и качество поверхности, потому что он может точно контролировать, где и как долго лазер будет взаимодействовать с смолой. Благодаря этому, SLA идеально подходит для производства мелких деталей с тонкими стенками и сложной геометрией.

В отличие от SLA, DLP использует проектор для проецирования целого изображения на поверхность смолы. Это позволяет застывать всему слою сразу, значительно сокращая время печати по сравнению со SLA. Однако, хотя DLP может похвастаться высокой скоростью печати, он не всегда может достигать такого же уровня детализации и качества поверхности, как SLA.

LCD 3D печать, аналогично DLP, использует источник света для засветки целого слоя смолы сразу. Разница в том, что LCD использует маскированные ЖК-панели для фильтрации света, что позволяет определить, какие области слоя смолы будут отверждены. Этот метод также позволяет быстро печатать, но точность и качество деталей могут быть ниже, чем у SLA.

Использование фотополимеров в процессе печати

Ключевым компонентом технологии SLA является фотополимерная смола. Под воздействием УФ излучения эта жидкая смола затвердевает, преобразуясь в полимер с впечатляющими характеристиками прочности и детализации. Существует большой выбор фотополимеров с различными свойствами, что позволяет использовать SLA печать для широкого спектра промышленных и творческих задач.  

Преимущества и недостатки 3D принтеров на основе SLA

Высокая точность и детализация печати

Среди главных преимуществ SLA 3D печати стоит выделить высочайшую точность и детализацию изделий. Благодаря применению лазера и жидкой смолы, принтеры могут работать с толщиной слоя всего в несколько микрометров, что делает технологию идеальной для создания миниатюрных и сложных моделей.

Ограничения и сложности использования SLA принтеров

Однако использование SLA технологии сопровождается определенными сложностями. Во-первых, управление и подготовка к печати требуют определенных навыков и понимания процесса. Во-вторых, фотополимеры могут быть дорогими, а смола требует специального обращения и утилизации.

Сравнение стоимости и доступности материалов

Вопрос стоимости и доступности материалов остается критическим для многих пользователей. Несмотря на то что цены на SLA принтеры становятся все более доступными, стоимость расходных материалов по-прежнему может быть высокой по сравнению с другими технологиями, такими как FDM. Тем не менее, для множества производственных задач, где требуется высокая точность и качество печати, SLA остается бесспорным выбором.

Обзор промышленных и персональных SLA 3D принтеров

Ведущие производители и бренды на рынке

На рынке 3D принтеров представлен широкий ассортимент устройств SLA, как для промышленного, так и для персонального использования. Ведущие производители в этой области, такие как Formlabs, предлагают разнообразие моделей, отличающихся по мощности, размеру печати и конечно, цене. Их продукция демонстрирует высокие стандарты качества и надежности.

3D принтер Formlabs Form 3+

Formlabs Form 3+ — это высококачественный SLA-принтер, идеально подходящий для профессионалов и предприятий, которым важна высокая точность и детализация. Несмотря на его высокую стоимость и необходимость в дополнительной постобработке, его функциональность, простота использования и широкий выбор материалов делают его отличным выбором для создания сложных и детализированных объектов.

Плюсы:

• Высокая точность и детализация: Технология LFS и лазерный диаметр 85 мкм обеспечивают превосходное качество печати.

• Широкий выбор материалов: Поддерживает различные смолы для разных применений, от прототипирования до медицинских моделей.

• Простота использования: Сенсорный экран и интуитивно понятное ПО PreForm делают принтер удобным в эксплуатации.

• Автоматизация: Система автоматической подачи и перемешивания смолы, а также возможность использования автоматизированной постобработки.

• Удаленный мониторинг: Возможность следить за процессом печати и управлять принтером удаленно через Wi-Fi.

• Возобновление печати: Способность продолжать печать после сбоя питания.

Минусы:

• Цена: Высокая стоимость устройства и расходных материалов может быть недоступна для некоторых пользователей.

• Вес: Принтер достаточно тяжелый, что затрудняет его перемещение и установку.

• Ограниченная область печати: Область печати меньше по сравнению с некоторыми FDM принтерами, что может ограничивать размер печатаемых объектов.

• Постобработка: Требуется дополнительное оборудование для постобработки, такое как Form Wash и Form Cure.

• Требования к обслуживанию: Необходимо регулярное обслуживание и замена расходных материалов для поддержания качества печати.

Применение 3D-принтеров Formlabs в образовании

3D-принтеры Formlabs активно используются в образовательных учреждениях по всему миру. В Бостонском университете они помогают студентам реализовывать практические проекты, в университете Земмельвайса поддерживают медицинские исследования и клиническую практику, а в Технологическом институте Карлсруэ способствуют исследованию турбулентных течений. Эти примеры демонстрируют, как 3D-принтеры Formlabs помогают улучшить образовательный процесс и способствуют развитию инноваций.

Подробнее: Кейсы применения 3D-принтеров Formlabs в образовании.

3D принтер Formlabs Form 3B+

Formlabs Form 3B+ — это высококачественный SLA-принтер, специально разработанный для медицинских и стоматологических применений. Его высокая точность и возможность работы с биосовместимыми материалами делают его идеальным выбором для профессионалов в этих областях. Несмотря на высокую стоимость и необходимость в дополнительной постобработке, его функциональность, надежность и точность делают его отличным инструментом для создания сложных и детализированных медицинских и стоматологических моделей.

Плюсы:

• Высокая точность и детализация: Технология LFS и лазерный диаметр 85 мкм обеспечивают превосходное качество печати.

• Поддержка биосовместимых материалов: Идеально подходит для медицинских и стоматологических применений.

• Простота использования: Сенсорный экран и интуитивно понятное ПО PreForm делают принтер удобным в эксплуатации.

• Автоматизация: Система автоматической подачи и перемешивания смолы, а также возможность использования автоматизированной постобработки.

• Удаленный мониторинг: Возможность следить за процессом печати и управлять принтером удаленно через Wi-Fi.

• Возобновление печати: Способность продолжать печать после сбоя питания.

Минусы:

• Цена: Высокая стоимость устройства и расходных материалов может быть недоступна для некоторых пользователей.

• Вес: Принтер достаточно тяжелый, что затрудняет его перемещение и установку.

• Ограниченная область печати: Область печати меньше по сравнению с некоторыми FDM принтерами, что может ограничивать размер печатаемых объектов.

• Постобработка: Требуется дополнительное оборудование для постобработки, такое как Form Wash и Form Cure.

• Требования к обслуживанию: Необходимо регулярное обслуживание и замена расходных материалов для поддержания качества печати

Опыт производства элайнеров в стоматологической лаборатории

Стоматолог делится опытом использования 3D-принтеров и сканеров для производства элайнеров в собственной лаборатории. Рассматриваются этапы создания, оборудование (3D-сканеры, принтеры Formlabs, системы постобработки), и преимущества такой методики. Этот процесс позволяет значительно снизить затраты и улучшить качество лечения.

Подробнее: Производство элайнеров в собственной лаборатории.

3D принтер XYZprinting PartPro150 xP

XYZprinting PartPro150 xP — это высококачественный SLA-принтер, идеально подходящий для профессионалов и предприятий, которым важна высокая точность и детализация. Несмотря на его высокую стоимость и необходимость в дополнительной постобработке, его функциональность, надежность и широкий выбор материалов делают его отличным выбором для создания сложных и детализированных объектов в различных областях, от инженерии до медицины.

Плюсы:

• Высокая точность и детализация: Технология SLA и лазерный диаметр 130 мкм обеспечивают превосходное качество печати.

• Широкий выбор материалов: Поддерживает печать различными смолами, включая инженерные и биосовместимые.

• Простота использования: Сенсорный экран и интуитивно понятное ПО делают принтер удобным в эксплуатации.

• Автоматизация: Система автоматической подачи смолы обеспечивает удобство и стабильность печати.

• Удаленный мониторинг: Возможность следить за процессом печати и управлять принтером удаленно через Wi-Fi.

• Возобновление печати: Способность продолжать печать после сбоя питания.

Минусы:

• Цена: Высокая стоимость устройства и расходных материалов может быть недоступна для некоторых пользователей.

• Вес: Принтер достаточно тяжелый, что затрудняет его перемещение и установку.

• Ограниченная область печати: Область печати меньше по сравнению с некоторыми FDM принтерами, что может ограничивать размер печатаемых объектов.

• Постобработка: Требуется дополнительное оборудование для постобработки моделей.

• Требования к обслуживанию: Необходимо регулярное обслуживание и замена расходных материалов для поддержания качества печати.

Выбор между настольными SLA моделями и промышленными устройствами

В зависимости от ваших производственных задач и бюджета, вы можете делать выбор между настольными SLA моделями и более мощными промышленными устройствами. Настольные принтеры идеальны для малого бизнеса, дизайнеров и художников, предлагая достаточную точность и качество для создания прототипов или мелкосерийного производства. Промышленные SLA 3D принтеры же ориентированы на крупные производства с высокими требованиями к прочности, детализации и объему печати.

Интересные модели SLA 3D принтеров для разных производственных задач

Рынок предлагает широкий выбор моделей SLA принтеров, каждая из которых может быть ориентирована на определенные производственные потребности. Например, для миниатюрных деталей и ювелирных изделий подойдут принтеры с высочайшей разрешающей способностью. Для крупногабаритных изделий же требуются машины с большой печатной площадью и возможностью работы с разнообразными фотополимерами.

3D принтер Zongheng3D Super Maker SLA 1000

Zongheng3D Super Maker SLA 1000 — это мощный и высококачественный SLA-принтер, идеально подходящий для профессионалов и предприятий, которым важны большая область печати и высокая точность. Несмотря на его высокую стоимость, вес и необходимость в дополнительной постобработке, его функциональность, надежность и широкий выбор материалов делают его отличным выбором для создания крупных и детализированных объектов в различных областях, от промышленного производства до медицинских моделей.

Плюсы и минусы

Плюсы:

• Очень большая область печати: Подходит для создания крупных объектов и прототипов.

• Высокая точность и детализация: Технология SLA и лазерный диаметр 150 мкм обеспечивают превосходное качество печати.

• Широкий выбор материалов: Поддерживает печать различными смолами, включая инженерные и биосовместимые.

• Простота использования: Сенсорный экран и интуитивно понятное ПО делают принтер удобным в эксплуатации.

• Автоматизация: Система автоматической подачи смолы обеспечивает удобство и стабильность печати.

• Удаленный мониторинг: Возможность следить за процессом печати и управлять принтером удаленно через Wi-Fi.

• Возобновление печати: Способность продолжать печать после сбоя питания.

Минусы:

• Цена: Высокая стоимость устройства и расходных материалов может быть недоступна для некоторых пользователей.

• Вес: Принтер очень тяжелый, что затрудняет его перемещение и установку.

• Требует места: Из-за своих больших размеров требует достаточного пространства для установки и эксплуатации.

• Постобработка: Требуется дополнительное оборудование для постобработки моделей.

• Требования к обслуживанию: Необходимо регулярное обслуживание и замена расходных материалов для поддержания качества печати.

3D принтер Uniz UBEE

Uniz UBEE — это высококачественный LCD-принтер, идеально подходящий для профессионалов и энтузиастов, которым важна высокая точность и детализация. Благодаря технологии LCD и высокому разрешению XY, этот принтер обеспечивает превосходное качество печати, что делает его идеальным для создания детализированных прототипов, медицинских моделей и ювелирных изделий.

Плюсы:

• Высокое разрешение и детализация: Технология LCD и разрешение 49 мкм обеспечивают превосходное качество печати.

• Широкий выбор материалов: Поддерживает печать различными смолами, включая стандартные, инженерные и биосовместимые.

• Простота использования: Сенсорный экран и интуитивно понятное ПО делают принтер удобным в эксплуатации.

• Автоматизация: Система автоматической подачи и перемешивания смолы обеспечивает удобство и стабильность печати.

• Удаленный мониторинг: Возможность следить за процессом печати и управлять принтером удаленно через Wi-Fi.

• Возобновление печати: Способность продолжать печать после сбоя питания.

Минусы:

• Цена: Высокая стоимость устройства и расходных материалов может быть недоступна для некоторых пользователей.

• Ограниченная область печати: Область печати меньше по сравнению с некоторыми FDM и SLA принтерами, что может ограничивать размер печатаемых объектов.

• Постобработка: Требуется дополнительное оборудование для постобработки моделей.

• Требования к обслуживанию: Необходимо регулярное обслуживание и замена расходных материалов для поддержания качества печати.

SLA против FDM: Преимущества точности и качества

По сравнению с FDM (Fused Deposition Modeling), SLA предлагает значительно лучшую точность и качество поверхности. Хотя FDM принтеры доступнее и проще в эксплуатации, они не могут соперничать со стереолитографией по детализации и гладкости изделий. Именно поэтому для задач, требующих высшей точности, предпочтение отдается SLA. 

Стереолитография (SLA) обеспечивает значительно лучшее качество отпечатков по сравнению с технологией FDM за счет использования жидких фотополимерных смол, которые затвердевают под воздействием ультрафиолетового излучения. Этот процесс позволяет достигать высокой точности и гладкости поверхности изделий, что делает SLA превосходным выбором для производства мелких деталей с тонкими стенками и сложными геометрическими формами.
Преимущества SLA включают:

1. Высокая точность и детализация — SLA позволяет создавать объекты с очень мелкими деталями, чёткими краями и гладкой поверхностью. Это особенно важно для прототипирования, ювелирных изделий, стоматологии и других предметов сложной формы.

2. Лучшее качество поверхности — Стереолитографические печати обычно требуют меньше постобработки для достижения гладкой поверхности, что экономит время и усилия в производственном процессе.

Вместе с тем у SLA есть свои недостатки:

1. Стоимость — SLA принтеры и смолы обычно дороже, чем FDM принтеры и их материалы. Это может быть значительным фактором при выборе технологии для личного использования или для малого бизнеса.

2. Ограничения по материалам — Хотя сфера применения SLA расширяется, и появляется всё больше видов смол, физические свойства и долговечность объектов, напечатанных на SLA принтерах, могут быть ограничены. Некоторые смолы могут быть хрупкими или чувствительными к ультрафиолетовому свету и влаге, что влияет на их прочность и стабильность с течением времени.

3. Постобработка — Объекты, напечатанные на SLA принтерах, требуют обязательной постобработки, такой как удаление неотвердевшей смолы и последующее ультрафиолетовое отверждение. Это увеличивает время и трудозатраты на производство готовых изделий.

4. Ограниченный размер печати — Многие SLA принтеры имеют ограниченный объем печатной области, что может быть проблемой при необходимости создания крупных объектов. Это может требовать печати деталей по частям с последующей сборкой, что увеличивает сложность и время изготовления.

5. Токсичность и безопасность — Смолы, используемые в SLA принтерах, могут быть токсичными и раздражающими для кожи и дыхательных путей. Это требует соблюдения мер безопасности, таких как использование перчаток, масок и хорошей вентиляции рабочего места.

6. Скорость печати — Процесс печати на SLA принтерах может быть медленнее по сравнению с некоторыми другими технологиями 3D-печати, особенно при печати больших или высокодетализированных объектов.

Важность выбора правильной технологии для вашего проекта

Выбор между SLA, DLP, LCD и FDM технологиями должен базироваться на требованиях вашего проекта. Оценивая такие факторы, как бюджет, требуемая точность и качество поверхности, а также тип материала, вы сможете выбрать наиболее подходящий метод 3D печати, который лучше всего отвечает вашим нуждам.