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比较SLA与DLP:应该选择哪种树脂3D打印工艺?

时间:2022-11-06 12:05 来源:南极熊 作者:admin 阅读:
极光尔沃
      自1984年查尔斯-赫尔(Charles Hull)发明立体光刻技术(SLA)以来,如今的增材制造市场上已经出现了多种技术,如FDM、SLS和MJF等。有些甚至是从SLA衍生出来的,如数字光处理(DLP)。正如你可能知道的那样,这些工艺中的每一种都是针对不同的行业和应用的。
      本期文章将重点关注SLA和DLP技术,我们将确定它们的特点,以便在这两种工艺之间建立一个比较。虽然这两种技术有许多共同点,但也有一些明显的区别。这些技术是如何工作的?可以使用哪些材料?谁是主要的制造商?我们在下文进行了系统的介绍和对比。

SLA和DLP技术

     虽然SLA和DLP打印工艺有一些不同之处,但两者之间也有一些相似之处。它们都将液体光聚合物暴露在光源下。由于它们都有一个树脂槽,它们都是为了打印具有精确细节的小模型。这些方法与柔性或硬性材料兼容,而且还可以打印复合材料,例如填充玻璃或陶瓷。需要注意的是,打印出来的零件相对脆弱,如果暴露在阳光下,容易变质,而且可能会出现翘曲的情况。

△SLA和DLP都使用液体树脂。

立体光刻技术(SLA)是1984年开发的第一个3D打印技术,现在被认为是市场上最精确的3D打印工艺之一。与DLP技术不同,SLA使用的光源是激光。激光束扫过在水平轴上移动的树脂罐,使材料逐层固化。现在有两种机器:一种是激光从上到下作用的机器,每一层都有一块板子,它会随着新的一层而下降;另一种是激光从下到上作用的机器,有一个平台,随着你的动作而上升。SLA实现了光滑的表面和0.05至0.01毫米的层厚,从而允许打印具有极薄层的物体。


数字光处理方法(DLP)来自图像投影技术(可追溯到20世纪80年代),使用投影仪作为光源。通过这种方式,单一的投射光线一次性影响整个树脂托盘。这个过程的核心是一个数字微镜装置(DMD),位于投影仪和树脂之间。它是由几个微观镜面单独控制和激活的:如果它们处于激活状态,它们就会将光反射到树脂上并进行光固化。因此,它们产生一种掩模,根据所需的模型使树脂硬化。一些3D打印机现在已经用一个LCD屏幕取代了DMD,大大降低了机器的价格。不过,我们今天将不关注这些解决方案。

△SLA和DLP打印工艺图。图片来源:3D Hubs / bitfab

DLP工艺被认为比立体光刻技术更快,因为它不是逐点工作的。此外,由于其投影仪,DLP打印机更大。大多数情况下,DLP机器上的树脂槽比SLA工艺使用的树脂槽要浅一些。

最后,SLA和DLP技术的最后一个区别是在维护方面。DLP打印机几乎不需要维护,而且通常更容易维修,SLA机器中激光器的存在与此有很大关系。

打印质量

打印质量往往是在两种技术之间进行选择的决定性因素。特别是如果3D打印要用于生产成品零件,意味着细节、结构和表面的水平起着非常重要的作用。原则上,可以说这两种技术使设计具有最精细水平的精确、高分辨率的模型成为可能。然而,对打印质量起决定性作用的不仅是工艺本身,而且还有材料的选择。后者往往取决于制造商,大多数机器在兼容性方面是封闭的。

用SLA工艺打印时,树脂在打印床上逐点聚合。零件越长,所需的打印时间就越长,因为激光必须穿过整个床面。因此,SLA更适合于打印长度在几毫米到1.50米之间的物体。然而,不会因为长度而损失质量,而且可以实现高达25微米的Z分辨率:它们都与模型尺寸无关。

照片来源:Formlabs公司

DLP技术允许层的厚度达到5微米。然而,需要注意的是,由于像素的投射,DLP 3D打印机会在最终产品上产生 "阶梯状 "现象,这影响到打印部件的最终表面。当打印长的部件时,质量损失可能发生在侧面。版材的中心确实收到了来自投影仪的最集中的能量;然后其光线在边缘逐渐扩散。

技术特点

打印速度

在打印速度方面,DLP技术显然处于领先地位。由于DLP一次性固化了整个树脂层,所以打印过程要快得多。与SLA工艺不同,在SLA工艺中,树脂是逐点聚合的,而在DLP工艺中,只有部件的高度会影响打印速度。

打印量

立体光刻技术不一定用于生产大型部件,因为与其他工艺(如FDM)相比,材料成本高。此外,打印量受限于装有液体树脂的罐子的大小。

Formlabs 3L SLA打印机的构建体积为335 x 200 x 300毫米,3D Systems Pro X 950的构建体积为1500 x 750 x 550毫米。 对于DLP打印机,Envison TEC Xtrem 8K机器的构建体积为450 x 371 x 399毫米,Carima DM400A型的构建体积为400 x 330 x 500毫米。

△Form3L具有更大的构建体积(图片来源:Formlabs)

后期处理

在所有树脂3D打印过程中,零件的后处理是强制性的。这是由于在打印非常薄的模型时,需要支撑结构,并且必须在固化后拆除。这个步骤可能很耗时,可能是树脂三维打印的主要缺点之一。后期处理的差异主要与使用的材料有关,在SLA和DLP过程中都是如此。除了用异丙醇(IPA)或三丙二醇单甲醚(TPM)清洗液体树脂的部件外,还包括干燥、去除支撑结构、可能的后固化,以及必要时对部件进行打磨和喷漆。

原则上可以说,SLA和DLP过程中的后处理不仅耗时,而且需要用户具备一定程度的专业知识,或者应该留给专家来做。3D打印中的后处理对用户来说往往是一个挑战,这就是为什么一些公司已经专门优化或自动处理这一步骤。

移除打印介质是一个后处理步骤,可能需要时间。

应用案例

说到应用案例,SLA和DLP技术大多用于类似行业。特别是,珠宝和牙科领域经常使用树脂3D打印。例如,制造商Formlabs提供各种用于医疗专业人员的树脂。许多公司用它们来制作各种类型的医疗设备,如手术指南。但是,由于可用的材料种类繁多,许多其他部门也使用树脂3D打印。无论是用于原型设计、注塑模具,甚至是工程,都存在几种合适的树脂。

不管是SLA还是DLP,其精确度都很高。

主要制造商

目前,有一些3D打印机制造商已经转向SLA技术。显然,主要制造商之一仍然是3D Systems公司,该公司由Charles Hull创立。但随着时间的推移,其他制造商也出现了。尤其是Formlabs公司,它已经确立了自己作为SLA 3D打印机的领导者之一。而除了提供SLA机器外,这家美国公司还提供许多树脂和材料,如用于牙科领域的Castable Wax40树脂。凭借其XFAB打印机系列,制造商DWS也提供基于立体光刻技术的机器。

说到DLP 3D打印机,成立于2002年的EnvisionTEC公司被认为是该技术的先驱。而像B9 Creator和Asiga一样,一些公司随后抓住了DLP工艺来开发他们的打印机。我们还可以提到那些依靠DLP工艺提供更快的技术的制造商。具有数字光合成技术(DLS)的Carbon 3D公司,它可以控制氧气的流动或photocentric公司和日光聚合物打印(DPP)。最后,法国公司Prodways也为一种类似DLP的工艺申请了专利,即MOVINGLight技术。

△EnvisionTEC被认为是3D打印中DLP工艺的先驱(图片来源:EnvisionTEC)

价格

在大多数情况下,DLP打印机的价格比SLA低。但与所有系列的3D打印机一样,区分桌面打印机和工业打印机是很重要的。

对于入门级的SLA打印机,最容易使用的机器是Formlabs的Form 2。Form2的打印量为145 x 145 x 175厘米,拥有约145微米的点精度。该机器从2400美元起售,自2015年以来一直在市场上销售。然而,请注意,这家美国制造商后来又开发了由Form 3和Form 3L组成的新系列。

平均而言,SLA 3D打印机的价格在3000美元至4000美元之间。然而,如果你正在寻找工业机械,价格就会急剧上升。例如,3DSystems公司的工业SLA解决方案的市场价格高达500,000美元。还要注意的是,激光从上到下工作的机器一般会更贵。

DLP 3D打印机要容易得多,吸引了许多增材制造爱好者。Anycubic公司销售的几台DLP机器的价格接近200美元,其Photon Zero打印机就是如此。专业人士使用的机器,包括EnvisionTEC为牙科和珠宝业提供的机器,价格在15,000美元左右。但和以往一样,根据制造商的不同,价格也有所不同。制造商Asiga也为专业人士提供DLP 3D打印机,但价格在1,000美元左右。

△SLA和DLP技术的比较(规格指的是桌面3D打印机)

(责任编辑:admin)

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