مقایسه پرینت سه بعدی SLA با DLP

چاپ سه‌بعدی با رزین فرایندی است که در آن یک پلاستیک مایع با استفاده از نور سخت می‌شود. این تکنولوژی از قدیمی‌ترین اشکال چاپ سه‌بعدی است و همچنان برخی از بهترین کیفیت چاپ‌ها را با سطح بی‌نظیری از جزئیات تولید می‌کند.

با وجود اینکه در چاپ با رزین از مجموعه‌ای از فناوری‌ها و ماشین‌ها استفاده می‌شود، دو فناوری اصلی در این حوزه، استریولیتوگرافی (SLA) و پردازش نور دیجیتال (DLP) هستند. این دو روش به هدفی مشابه دست می‌یابند اما با روش‌های . به طور خلاصه، تفاوت اصلی این است که در SLA از منبع نور لیزری برای سخت کردن رزین استفاده می‌شود، در حالی که DLP از یک سیستم پروجکشن با نور LED بهره می‌برد.

در این مقاله، به بررسی شباهت‌ها و تفاوت‌های SLA و DLP می‌پردازیم و به فرایندهای چاپ و نقاط قوت و ضعف هر یک اشاره می‌کنیم. همچنین چند مثال از پرینترهای نمونه برای هر تکنولوژی ارائه خواهیم کرد.

پرینت سه بعدی با رزین: اصول اولیه

رزین مورد استفاده در چاپ سه‌بعدی معمولاً از مونومرهای اپوکسی یا آکریلیک و متاکریلیک تشکیل شده است که وقتی در معرض نور قرار می‌گیرند، پلیمریزه و سخت می‌شوند. این فرایند به "شبکه‌بندی" معروف است. با تابش نور روی مخزن رزین برای ایجاد شکل‌ها یا الگوهای خاص در هر لایه، یک جسم جامد ساخته می‌شود. بسته به نوع رزین خاص، ویژگی‌های آن می‌تواند بسیار متفاوت باشد؛ از نرم و لاستیکی تا مواد بسیار سخت یا مقاوم در برابر دماهای بالا.

مزیت اصلی چاپ با رزین، جزئیات فوق‌العاده‌ای است که می‌توان به آن دست یافت؛ این فرایند تقریباً به‌طور کامل تصویر مورد نظر برای هر لایه را بازتولید می‌کند. اما نقطه ضعف اصلی آن، کار با رزین است که نسبت به مواد استاندارد مدل‌سازی به روش FDM سخت‌تر است. به دلیل پیچیدگی آن، دامنه مواد موجود نیز نسبت به FDM کمتر است.

در دیجی ساز بخوانید: تفاوت پرینت سه بعدی رزینی با FDM

پرینت سه بعدی SLA

فرایند پرینت سه بعدی SLA

اولین تکنولوژی چاپ سه‌بعدی است که در سال 1986 توسط چاک هال، بنیان‌گذار 3D Systems، توسعه یافت. این شرکت اولین شرکتی بود که فرایند چاپ را تجاری کرد و امروزه هم توسط علاقه‌مندان و هم حرفه‌ای‌ها استفاده می‌شود.

چاپ SLA شامل هدایت یک پرتوی لیزر بر روی سطح رزین برای سخت کردن یک لایه است. سیستم‌های اولیه SLA معمولاً پرتوی لیزر را در بالای رزین قرار می‌دادند و به سمت پایین شلیک می‌کردند. اما بیشتر سیستم‌های مدرن از جهت‌گیری از پایین به بالا استفاده می‌کنند که در آن لیزر به سمت بالا به سمت رزینی که در مخزن قرار دارد، تابیده می‌شود.

در هر صورت، فرایند چاپ SLA از آینه‌هایی به نام گالوانومتر در محورهای X و Y برای انتخابی کردن و جامد کردن مقطع عرضی شیء به‌صورت لایه به لایه استفاده می‌کند. در این روش، لیزر محیط و بخش‌های داخلی قطعه را رسم می‌کند و پس از هر لایه، قطعه به سمت بالا حرکت می‌کند تا فضای لازم برای لایه بعدی فراهم شود.

نقاط قوت و ضعف پرینت سه بعدی SLA

بزرگترین مزیت چاپ SLA دقت فوق‌العاده‌ای است که با لیزر می‌توان به آن دست یافت. این فرایند یک خط پیوسته از مواد جامد را ایجاد می‌کند که باعث می‌شود سطح نهایی بسیار صاف و با جزئیات بالا باشد.

اما بزرگترین نقطه ضعف آن در مقایسه با چاپ DLP، زمان بیشتری است که برای سخت کردن هر لایه نیاز دارد. همچنین، بیشتر ماشین‌های مبتنی بر لیزر دارای مجموعه‌ای خاص از مواد هستند و نمی‌توانند از مواد مختلفی استفاده کنند.

پرینت سه بعدی DLP

فرایند پرینت سه بعدی DLP

فناوری چاپ DLP توسط لری هورن‌بک در Texas Instruments برای استفاده به عنوان یک سیستم پروجکشن بصری ایجاد شد و بعداً برای چاپ فتوپلیمر تغییر یافت. این فناوری در سال 1987 توسعه یافت اما اولین سیستم‌های تجاری در سال 1997 به بازار عرضه شدند.

در این فرایند به جای لیزر، از پروژکتور نور دیجیتال برای فلاش کردن یک تصویر کامل از هر لایه استفاده می‌شود. نور توسط یک دستگاه دیجیتال میکرومیرور (DMD) که بین نور و رزین قرار دارد، هدایت می‌شود و چرخش آینه‌ها را برای تشکیل تصویر صحیح بر روی سطح ساخت مدیریت می‌کند.

نقاط قوت و ضعف پرینت سه بعدی DLP

بزرگترین نقطه قوت سیستم DLP در مقایسه با سیستم مبتنی بر لیزر SLA، توانایی سخت کردن کل لایه به‌صورت هم‌زمان است. سرعت چاپ در DLP به اندازه مدل وابسته نیست و کل تخت چاپ می‌تواند در یک‌باره در معرض نور پروژکتور قرار گیرد. همچنین، سیستم‌های DLP به‌طور معمول ارزان‌تر از ماشین‌های SLA هستند و کالیبراسیون آسان‌تری دارند.

با این حال، سیستم‌های DLP تمایل به داشتن حجم ساخت کوچکتری نسبت به ماشین‌های SLA دارند. دلیل این امر این است که حجم‌های ساخت بزرگ‌تر نیاز به فاصله‌های بیشتری دارند و اگر فاصله خیلی زیاد شود، وضوح پرینتر DLP کاهش می‌یابد. هرچند که این مشکل معمولاً با تنظیمات صحیح رخ نمی‌دهد، اما اینکه کیفیت تصویر بر اساس تنظیم دقیق پروژکتور در فاصله کانونی خود است، می‌تواند باعث کاهش کیفیت نتایج شود. خبر خوب این است که این مشکل در بیشتر سیستم‌ها وجود ندارد.

از آنجا که این سیستم‌ها بر پایه پیکسل کار می‌کنند، کیفیت تصویر بر اساس رزولوشن DMD تعیین می‌شود. بسته به سیستم، کیفیت تصویر ممکن است کمتر و صاف‌تر از ماشین‌های SLA باشد. این امر به این دلیل است که بخش‌ها به صورت پیکسل‌ها و نه خطوط پیوسته مانند سیستم‌های لیزری سخت می‌شوند. با این حال، در سیستم‌های مدرن، نباید تفاوت زیادی مشاهده کنید مگر اینکه به دقت آن را بررسی کنید.

دستیابی به تراکم انرژی یکنواخت در سطح سخت‌شدن در سیستم‌های DLP دشوارتر است. گاهی اوقات، تصویر لایه باید از قبل تعدیل شود تا این مسئله برطرف شود. این در DLP سخت‌تر است زیرا منبع نور باید سطح تراشه DMD را بپوشاند و نه فقط یک نقطه در فضا. تضمین اینکه هر پیکسل همان شدت نور را دریافت کند، دشوارتر از حفظ ثبات شدت لیزر است. این بخش معمولاً در زمان راه‌اندازی سیستم در کارخانه انجام می‌شود، بنابراین شما معمولاً نیازی به نگرانی در این باره ندارید. با این حال، این موضوع پردازش تصویر مانند ضدالیزینگ را چالش‌برانگیزتر می‌کند زیرا معمولاً برای دستیابی به ظاهر صاف، روشنایی تصویر را تغییر می‌دهند.

چه سیستم DLP و چه سیستم لیزری باشد، حرکت دستگاه می‌تواند یکسان باشد. این منابع تصویر فقط کیفیت تصویر برای هر لایه سخت‌شدن را تحت تأثیر قرار می‌دهند. بسته به طول موج منبع نور، هر دو سیستم DLP و SLA می‌توانند از همان مواد استفاده کنند، اگرچه برخی از مواد برای یکی از آن‌ها بهینه شده‌اند. بهینه‌سازی بیشتر حول اندازه پیکسل و تراکم انرژی نور می‌چرخد. فرآیند پس از چاپ برای هر دو فرآیند شامل شستشو و سپس سخت‌شدن پس‌از آن است، هرچند که ممکن است در سیستم‌های DLP با قدرت بالا نیاز به سخت‌شدن پس‌از آن کمتر باشد.

سیستم‌های مبتنی بر LCD

شایان ذکر است که پرینترهای مبتنی بر LCD (mSLA) اغلب با ماشین‌های DLP مقایسه می‌شوند. این به این دلیل است که آن‌ها نیز قادر به سخت‌شدن یک لایه کامل به‌صورت همزمان هستند و از LED‌ها به عنوان منبع نور استفاده می‌کنند. سیستم‌های DLP به دلیل عبور نور بیشتر نسبت به آنچه که از طریق یک صفحه LCD ممکن است، عموماً برتر در نظر گرفته می‌شوند. به عبارت دیگر، پروژکتور نور بیشتری از LEDها را نسبت به صفحه نمایش LCD عبور می‌دهد.

برخی از LCDها تا 80 درصد از انرژی LED را مسدود می‌کنند، اما سیستم‌های مدرن که از LCDهای تک‌رنگ استفاده می‌کنند، بسیار کارآمدتر هستند زیرا فیلترهای رنگ قرمز، سبز و آبی را ندارند. سیستم‌های LCD می‌توانند به‌طور قابل توجهی ارزان‌تر باشند و این باعث می‌شود که آن‌ها یکی از روش‌های پرکاربرد در دستگاه‌های خانگی باشند. برخی از سیستم‌های مبتنی بر LCD در طیف نور مرئی سخت می‌شوند، که این اجازه را می‌دهد تا از یک LCD استاندارد به‌خوبی استفاده کنند، مانند پرینتر Magna از Photocentric.

تفاوت‌های کلیدی پرینت سه بعدی DLP با SLA

اگر توضیحات فنی و جزئیات بیش از حد برای شما بوده است، در اینجا یک خلاصه ساده از تفاوت‌های اصلی بین SLA و DLP آورده شده است:

پرینت سه بعدی SLA:

• لیزر به‌صورت منفرد مقطع عرضی قطعه را طی می‌کند.
• جزئیات چاپ بیشتری ارائه می‌دهد.
• حجم ساخت بر وضوح تأثیر ندارد.
• معمولاً قیمت بالاتری دارد.

پرینت سه بعدی DLP:

• کل تخت چاپ در معرض منبع نور قرار می‌گیرد.
• سرعت چاپ به اندازه مدل وابسته نیست.
• حجم ساخت بزرگتر به معنای وضوح کمتر است.
• برای علاقه‌مندان دسترس‌پذیرتر است.

این مقایسه مختصر از تفاوت‌های اصلی بین دو فناوری SLA و DLP در چاپ سه‌بعدی با رزین است. هر دو فناوری دارای مزایا و معایب خاص خود هستند که انتخاب بین آنها بستگی به نیازها و بودجه شما دارد.

مثال‌ها

حالا که درباره تکنولوژی‌های چاپ SLA و DLP صحبت کردیم و مقایسه‌ای بین آنها انجام دادیم، بیایید به چند نمونه از پرینترهای موجود در این دسته‌ها نگاهی بیندازیم.

پرینترهای سه بعدی SLA

Form 3+

پرینتر Form 3+ یک دستگاه SLA از شرکت Formlabs است که یکی از معروف‌ترین برندها در این صنعت محسوب می‌شود. این دستگاه از نوع بالا به پایین است و از یک دیود لیزری استفاده می‌کند. نسخه‌های جدیدتر آن دارای سیستم گالوانومتر ساده‌تر با یک محور هستند که هزینه‌ها را کاهش داده و به دلیل نحوه جدا شدن پلیمر سخت شده از مخزن، می‌تواند سطح چاپ بزرگتری را پوشش دهد.

Form 3+ ارزش بالایی ارائه می‌دهد و در بهره‌وری یک نیروگاه واقعی است، بنابراین اگر به تازگی وارد دنیای چاپ رزینی شده‌اید، این یک نقطه شروع عالی است. این برند عمدتاً برای کسب‌وکارها طراحی شده است، اما هیچ چیزی مانع از استفاده شما از آن در خانه نمی‌شود، اگر به دنبال افزایش سطح سرگرمی یا کارهای DIY خود هستید. Formlabs همچنین یک ایستگاه شستشو و سخت کردن را نیز به فروش می‌رساند که فرایند را ساده‌تر می‌کند.

• قیمت: 2,500 دلار (2,000 دلار برای یک واحد بازسازی شده)
• هدف: کسب‌وکار و مصرف‌کنندگان حرفه‌ای
• مواد: بیش از 30 نوع
• حجم ساخت: 145 × 145 × 185 میلی‌متر

Helios-P600

یکی دیگر از ماشین‌های SLA که شایسته ذکر است، Helios-P600 از شرکت Magforms مستقر در چین است. این پرینتر بزرگ دارای اندازه پرتوی لیزر قابل تنظیم است که شرکت ادعا می‌کند می‌تواند زمان‌های چاپ را تا 50٪ کاهش دهد. این دستگاه که بزرگتر از اکثر پرینترهای رزینی است، به وضوح برای استفاده کسب‌وکاری و حرفه‌ای طراحی شده است.

این دستگاه از منبع نور لیزر 355 نانومتری استفاده می‌کند، بنابراین با بیشتر فوتوپلیمرهای صنعتی سازگار است. سیستم آن باز است، بنابراین می‌توانید هر ماده‌ای که دوست دارید انتخاب کنید.

• قیمت: 69,000 دلار
• هدف: کسب‌وکار
• مواد: باز
• حجم ساخت: 1490 × 1580 × 1970 میلی‌متر

پرینترهای سه بعدی DLP

Photon D2

پرینتر Photon D2 از شرکت Anycubic یک دستگاه DLP ارزان قیمت است. این دستگاه دارای یک DMD از Texas Instruments است، از ضدالیزینگ بهره می‌برد و ادعا می‌کند که یکنواختی چگالی انرژی در سطح تصویر به 92٪ می‌رسد. این دستگاه دارای رزولوشن 2560 × 1440 است و از یک منبع نور 15 واتی استفاده می‌کند، بنابراین باید صفحه ساخت را به سرعت با سطح بالایی از جزئیات سخت کند.

با توجه به قیمت آن، این یک دستگاه ورودی عالی برای چاپ DLP است و شما می‌توانید به راحتی از آن در خانه استفاده کنید.

• قیمت: 499 دلار
• هدف: استفاده خانگی
• مواد: محدوده Anycubic + مواد باز
• حجم ساخت: 131 × 73 × 165 میلی‌متر

Figure 4

دستگاه Figure 4 از 3D Systems یک دستگاه DLP با تمرکز بر کسب‌وکارها است که اغلب برای تولید قالب‌ها استفاده می‌شود. این دستگاه بسیار قابل اعتماد است، اگرچه رزولوشن نسبتاً کمی دارد (فقط 1080 پیکسل). این امر مانع از تولید چاپ‌های عالی نمی‌شود و نرم‌افزار آن فوق‌العاده است. درست مانند Formlabs، 3D Systems نیز مجموعه‌ای عالی از مواد را برای انتخاب ارائه می‌دهد که همه آنها با دستگاه‌هایشان به خوبی کار می‌کنند.

این دستگاه با قیمتی بسیار بالاتر از سایر مثال‌های ما عرضه می‌شود، که آن را از محدوده استفاده خانگی خارج می‌کند. با این حال، اگر به دنبال یک پرینتر حرفه‌ای هستید، ارزش بررسی دارد.

• قیمت: 20,000 دلار
• هدف: کسب‌وکار
• مواد: 19 نوع
• حجم ساخت: 124.8 × 70.2 × 196 میلی‌متر