立体光刻(SLA)和数字光处理(DLP)3D打印机的原理相同,都是通过紫外光照射光敏树脂固化成型,但工作的方式和过程不同,本文我们将深入研究两者的差异。
在众多的3D打印技术里,SLA和DLP是公认的可以在模型复杂性和精度方面达到最高标准的技术,使用的光敏树脂通常由环氧树脂、丙烯酸或甲基丙烯酸单体组成,这类液态树脂在波长380-405纳米的紫外光照射下会聚合和硬化,逐层构建出具有超高表面质量和精度的模型,广泛应用珠宝蜡模、牙科义齿以及精密复杂工业零件或手板的制造。
Stereolithography(SLA)是最古老的3D打印技术形式之一,可追溯到20世纪80年代早期,SLA 3D打印机的激光器有两种设计:位于料槽上方或下方,激光不是直接照射到液态树脂上,而是从快速移动的反射镜检测器偏转。通过X和Y轴方向的移动,该反射系统可以将光束引导到适当的点,定点诱导树脂单体的聚合。
根据设计的程序由点到面完成一层特定的形状和图像的构建之后,成型平台会向原理激光器的方向移动一层高度,从而继续下一层的固化。
用以3D打印的数字光处理技术(DLP)源于20世纪80年代末美国德州仪器公司推出的图像投影技术,与SLA的点状投射不同, DLP 3D打印机可投射并聚合一整层,当光线照射到树脂上时,它不会像SLA那样局限于单个光斑,而是整个层一次形成。
在这个过程里,投影的图案对于实现每层的期望形状至关重要,图像话是通过由数字微镜原件(DMD)实现的,他是一种动态掩膜,由一系列微米级尺寸旋转反射镜组成,这允许液态树脂在层内的不同位置处被差异照射和聚合。
现代DLP投影仪通常具有数千个微米尺寸的LED作为光源,它们的“开”和“关”状态是单独控制的,可以提高XY分辨率。近年也出现了一些DLP 3D打印机,使用LCD液晶屏代替DMD,显著降低了设备价格,例如LD-001 3D打印机。
DLP和SLA D打印机耗材的区别
DLP 和SLA的原理和工作模式大同小异,但他们使用的耗材不一定是可以通用的,因为两种技术的光源的功率密度差异较大。但由于组成相似,打印出的部件在性能相差不大。
光敏树脂主要由齐聚物、光引发剂、稀释剂组成,其中光引发剂通过吸收光能后,形成一些活性物质如自由基或阳离子从而引发聚合反应。齐聚物分子大小可用以调整固化聚合物的刚度,短链单体通常产生较硬的物体,而长链单体允许更多的柔韧性。
由此产生的机械性能差异,是各种成型技术的热门讨论主题,例如FDM 3D打印机的打印部件机械性能各项异性,在不同的方向施加载荷时,他们显示出不同的机械性能。与FDM不同,SLA和DLP都不具有广泛的各向异性,其性能更像模具注塑件。
了解了这两种技术后,您可能想知道哪种技术更好,其实这主要取决于您的要求:
如果将准确性和分辨率放在首位,很多人会认为SLA 3D打印机是首选,但这个答案正在发生变化。 SLA和DLP3D打印机的市场非常不同,特别是对于DLP 3D打印机。在过去,消费级SLA打印机可轻松实现25微米的Z分辨率,而许多DLP打印机难以达到50微米以下。但最新的技术进展使得DLP成为最高精度的竞争者,Kudo3D、Gizmo 、创想三维的DLP 3D打印机,已经在X,Y和Z轴上具有超高精度,已经甩开了目前中高端SLA 3D打印机。
另一方面,由于DLP 3D打印机使用像素化的光照射,过去在层边缘处显示看起来像“阶梯台阶”的细微伪影。但近年这个问题已经正在改善,创想三维的DP-002 光固化3D打印机,通过像素位移和抗锯齿补偿算法减轻这种影响,使得模型表面更光滑和细腻。
SLA和DLP之间最大的区别之一就是速度,由于其聚合方法是点状的,SLA通常非常慢。加快SLA 3D打印机在填充区域的成型速度,可以节省打印时间,但是非常有限,并且有可能影响整体强度,需要固化后期处理。
DLP 3D打印机的则允许一次固化层的整个表面,在轮廓和内部区域之间没有区别,后固化不是必需的。例如,对于相同的3D模型文件,使用DLP 3D打印机需要30分钟,而SLA3D打印机需要4个小时。
对于需要将光固化3D打印机用以批量制造,设备的可靠性和成品的一致性是重要因数,光固化3D打印机用以批量制造,相对于SLA,DLP 3D打印机的移动部件更少,因此,它的故障发生率更低,并且可以保持稳定的打印模型。
两种光固化3D打印机是复杂的设备,包含大量的电子元件和操作所需的光学元件,维护和相关成本都比较高。特别是SLA 3D打印机,由于其复杂的结构,如果发生故障或零件需要更换,必须要专业人员才行。另外,系统的校准是必要的,并且通常这只能由专业人员正确完成,这可能意味着打印机需要运回3D打印机制造商。 相对来说,DLP具有更简单的组件。
DLP 3D打印机作为更新的技术,在速度和精度上的优势明显,具有更高的性价比。但尽管DLP 3D打印机具有众多的优势,目前它并不能淘汰SLA 3D打印机,原因正是最大打印尺寸。
由于DLP 采用像素化投影,打印尺寸受投影仪或LCD液晶屏的制约,尽管最大成型尺寸在不断提升,但是有限的,DLP 3D打印机比较适合牙科、珠宝等中小型的零件和手板。而SLA则不同,理论上他的成型尺寸跟FDM 3D打印机一样,可以无限大。这也是前文所说的,DLP和SLA的选择取决于需求和应用场景的关键原因。
最后,关于光固化技术,目前世界各地的实验室正在开发什么?
1、新型双光子固化技术(2PP)
在目前的SLA和DLP 3D打印机中,聚合光敏树脂的是单个光子。目前,一种称为双光子聚合(2PP)的新型激光辐射主要用于研究和高端应用,它利用两个激光脉冲在空间中的交叉点固化树脂,由于该过程的非线性特性,可以实现大约/gongsidongtai/23-2971.html
如果采用西通喷墨式打印机,以及类似的PROJET 系列,由于同时刻喷出的墨滴达到上百,前者的运算速度根本不能胜任。
3)打印支撑的设计和去除质量
而工业机就根本性解决了这个问题,比如西通RIVERBASE 500 通过软件算法,对实体和支撑采用不同的速率和激光能量打印,使支撑和实体固化为不同的材料, 从而达到易剥离的目的,另外,西通正在研发的喷墨式工业打印机,把支撑和实体设计为两种不同的树脂材料,其中支撑材料融于特定溶液,达到去支撑无痕化的目的.
4)打印尺寸是区分桌面和工业级打印机的重要指标
一般来说,支持的打印尺寸越大,打印机的价格越昂贵。如果你需要一个能打印微波炉大小的3D打印机,恐怕在至少要把价格定位要3000美元这个级别。现在市场上绝大部分的桌面3D打印机,都只能打比较小的东西。即使要打印像iPad底面大小的物体,恐怕很多打印机就不能胜任了。但是如果只需要打印茶杯大小的物体,市面上几乎所有的打印机都能做得到。
【摘要】:在新产品样件开发中,导入3D打印技术,以一款微型汽车发动机风扇快速成型制造为研究对象,简述了SLA和FDM2种3D打印快速成型方法的概念和原理,介绍了SLA和FDM2种不同的3D打印设备。探讨了基于SLA和FDM的发动机风扇3D打印过程及工艺方法,对比分析了SLA和FDM快速成型制造方法的特点和差异,并通过力学实验和高低温交变试验,对比验证SLA和FDM快速成型的发动机风扇产品的力学性能,总结了SLA和FDM的工艺特点,提出了新产品开发如何选择恰当的3D打印设备与工艺的建议。
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