Технологии фотополимерной 3D-печати: описание, плюсы и минусы

Говоря о различных 3D-принтерах и их технологиях 3D-печати, рассмотрим SLA, DLP, LCD. Каждый из этих сокращений обозначает конкретную технологию фотополимеризации и не является взаимозаменяемым. Каждая технология работает по-своему, со своими особенностями и своими плюсами и минусами. Фотополимеризация - это метод, в котором используется свет (видимый или ультрафиолетовый) для создания химической реакции, в результате которой жидкий материал, называемый полимером, становится более твердым в результате процесса отверждения. 
Стереолитография - более часто называемая SLA 3D-печатью - является одним из самых популярных и распространенных методов. Он работает с использованием мощного лазера для отверждения жидкой смолы, которая содержится в резервуаре, чтобы создать желаемую трехмерную форму. В двух словах, этот процесс послойно преобразует светочувствительную жидкость в трехмерные твердые пластики с использованием лазера малой мощности и фотополимеризации.

Лазер направляется в соответствующие координаты управляемым компьютером зеркалом. Процесс повторяется до тех пор, пока вся часть не будет завершена. Смола, которой не касается лазер, остается в ванне и может быть использована повторно. Чем больше или сложнее объект для печати, тем больше времени потребуется лазеру для заполнения одного слоя. Это позволяет объектам достичь максимально возможной прочности и стать более стабильными. После завершения полимеризации материала платформа поднимается из резервуара, и избыток смолы сливается. В конце процесса модель промывается и помещается в УФ-печь для окончательного отверждения. 
Плюсы:
SLA является одним из самых точных методов 3D-печати на рынке.
Прототипы могут быть созданы с очень высоким качеством, с мелкими деталями (тонкие стены, острые углы и т.д.) и сложными геометрическими формами. Толщина слоя может составлять всего 25 мкм, с минимальными размерами элементов от 50 до 250 мкм.
Поверхности печати гладкие.
Объемы сборки могут достигать 50х50х60 см³ без ущерба для точности.
Минусы:
Печать обычно занимает много времени.
Крутые склоны и выступы требуют опорных конструкций в процессе строительства. Такие детали могут потенциально разрушиться во время фаз печати или отверждения.
Стоимость печати SLA сравнительно высока (например, машина, материалы, лабораторная среда).
Типичными 3D-принтерами для SLA печати является Form 2/3 (Formlabs), Peopoly Moai. 

Подобный метод, который обычно группируется с SLA, называется Digital Light Processing (DLP). Он представляет собой своего рода эволюцию процесса SLA. В отличие от SLA, DLP использует экран цифрового проектора, чтобы высвечивать одно изображение каждого слоя по всей платформе с использованием микрозеркал. 

Поскольку проектор представляет собой цифровой экран, каждый слой будет состоять из квадратных пикселей. Таким образом, разрешение принтера DLP соответствует размеру пикселя, тогда как с SLA это размер лазерного пятна.

Принцип работы зеркал в некотором роде напоминает цифровой код, состоящий из нулей и единиц. В этом случае 1 представляет свет, отраженный от зеркала, и 0 представляет свет, поглощенный нагревательным элементом. Компьютерная программа содержит готовую 3D-модель, согласно которой свет попадает на необходимые участки расходного материала. Таким образом, слои постепенно формируются один за другим. Самый тонкий слой имеет толщину 10 мкм, и это лучшая характеристика среди всех существующих аддитивных технологий.
Хотя это относительно молодая технология, она уже показывает отличные результаты. Например, её можно сравнить с лазерной стереолитографией с точки зрения качества и точности производимых товаров. Тем не менее, DLP значительно выгоднее, поскольку она будет стоить вам гораздо дешевле.
Технология DLP имеет следующие основные преимущества:
Более высокая скорость печати.
Различные области применения.
Более низкая стоимость.
Процесс 3D-печати проще благодаря засветке слоя целиком.
Основными недостатками технологии являются:
С увеличением области печати уменьшается точность.
Проблемы с паразитной засветкой.
Технология наиболее широко используется в прототипировании, обычно применяется инженерами и дизайнерами. DLP 3D-принтеры удобны для производства различных моделей. 
3D-принтерами для DLP печати является XYZ Nobel Superfine, Kudo3D Titan 2HR, Flash Forge Hunter.

В последнее время вы можете найти на рынке 3D-принтеры с использованием LCD. В таких 3D-принтерах в качестве источника света используются ультрафиолетовые LCD-дисплеи. Качество печати на LCD-принтере зависит от его плотности. Чем больше пикселей, тем лучше качество печати.
LCD-экран состоит из крошечных пикселей, которые, будучи активными или неактивными, создают изображение слоя нашего объекта, пропуская через него ультрафиолетовый свет или нет.
Источник света может представлять собой одиночную матрицу УФ-светодиодов или более сложную структуру, включающую в себя линзы, которые способны более точно фокусировать свет, чтобы более точно освещать пиксели LCD-дисплея, увеличивая разрешение.

Преимущество, которое разделяют и DLP, и LCD по сравнению с SLA, заключается в скорости сборки. Поскольку весь слой мигает одновременно, а не в одной точке, две технологии обычно способны производить детали быстрее.
Преимущества технологии LCD:
Простой в использовании.
Намного дешевле других технологий, не использует лазеров и подвижных отражателей.
Работа ограничивается только размером и разрешением матрицы.
Недостатки технологии LCD:
Проблемы с паразитной засветкой
Скорость засветки может быть ниже из-за слабой засветки.
Контур изделия не такой четкий.
3D-принтеры для LCD печати: Zortrax Inkspire, Anycubic Photon и Photocentric Liquid Crystal HR V2.

Хотя SLA является первым процессом, разработанным для быстрого прототипирования, и старейшим из основных методов 3D-печати, она все еще остается привлекательным решением для создания прототипов с высокой точностью и долговечностью. Технологии DLP и LCD, как правило, работают быстрее, чем SLA, потому что они проецируют один полный слой за раз. Независимо от того, насколько большой или сложный объект для печати, только его высота и выбранное разрешение Z будут влиять на рабочее время.