Ищете 3D-принтер с самым высоким разрешением? Мы исследуем варианты, а также понятие того что на самом деле означает разрешение в 3D-печати.

Когда речь заходит о 3D-печати, говорить о разрешении - все равно что говорить о производительности автомобилей; оно относительно, может быть субъективным и охватывает целый ряд возможных измерений.

Для одних высокое разрешение означает детализацию, а для других - гладкую поверхность. Высокое разрешение также может использоваться для измерения общего качества печати. Чтобы внести дополнительную путаницу в тему, слово "разрешение" часто используется как синоним слова "точность" даже производителями принтеров.

Когда дело доходит до разрешения, существуют некоторые стандарты, которые варьируются в зависимости от типа используемого 3D-принтера (нить, смола, порошок и т.д.), Но знайте, что когда дело доходит до разрешения, выбрать самое высокое не всегда просто. Давайте погрузимся немного глубже.

Стендовая 3D-печать с микро-принтером, выполненная Джеммелом Белкасем, основателем и генеральным директором Admat Sasu

Содержание:

• Различные способы измерения разрешения
• Разрешение 3D-печати по технологии
  • Микро-3D-печать в своем классе
  • Фотополимерный 3D-принтер с самым высоким разрешением
    • Битва за разрешение 6K, 8K и 12K
• Понятие сглаживания в 3D-печати
• Понимание сдвига пикселей при 3D-печати
  • Итак, какая технология полимеризации имеет самое высокое разрешение?
  • 3D-принтеры с высоким разрешением FDM
  • 3D-принтеры SLS с самым высоким разрешением
  • Металлические 3D-принтеры с самым высоким разрешением
  • Другие факторы, влияющие на разрешение
• Насколько важно разрешение при 3D-печати?

Различные способы измерения разрешения

Высокое разрешение - это качество, наиболее часто используемое в полимерных технологиях, таких как стереолитография (SLA), цифровая обработка света (DLP) и жидкокристаллический дисплей (LCD), поэтому большая часть этого руководства посвящена разрешению смолы.

В 3D-принтерах на основе смолы разрешение обычно задается в виде горизонтального измерения (XY), тогда как при моделировании наплавленного напыления (FDM) и технологиях порошкового напыления разрешением обычно является вертикальное измерение (Z) или просто высота слоя.

Независимо от того, как вы можете интерпретировать разрешение, обычно оно относится к наименьшему артефакту, который 3D-принтер может создавать контролируемым и воспроизводимым образом. Бывают случаи, когда производитель принтера указывает “теоретическое” разрешение, которое, по его мнению, возможно для их устройства, но чтобы разрешение было полезным качеством, оно должно отражать что-то практичное и предсказуемое.

На этом детализированном 3D-принтере из смолы дракона, выполненном сервисом печати Merit3D, показаны линии некоторых слоев, которые можно сгладить с помощью постобработки

Когда мы говорим о разрешении, мы обычно имеем в виду либо горизонтальное, либо вертикальное разрешение, либо и то, и другое в зависимости от технологии 3D-принтера. Горизонтальное разрешение - это минимально возможная детализация, которую принтер может воспроизвести на плоской поверхности. С другой стороны, вертикальное разрешение или высота слоя - это минимальная высота слоя, который вы можете напечатать. Это может показаться простым, но все же есть некоторые нюансы, которые мы подробно описываем ниже.

"Разрешение" часто путают или используют взаимозаменяемо с приведенными ниже терминами, которые также важны, но не то, как мы определяем "разрешение".

• Минимальный размер элемента - это наименьший заметный элемент, который может быть встроен в поверхность или выступать из нее. Он связан с разрешением, но обычно немного больше, поскольку является визуальным атрибутом.

• Точность обычно определяется тем, насколько 3D-принтер может не соответствовать целевому разрешению, например, насколько точно вы целитесь в дартс. Например, точность в 2 микрона означает, что печать может отклоняться от цели на 2 микрона в любом направлении. Точность в +- 20 микрон может быть приемлемой для одного применения, но не для другого.

• Точность - это общий термин, который обычно охватывает “попадание в размер”, разрешение и другие факторы. Это не числовая мера какого-либо конкретного атрибута печати. Производители обычно заявляют о высокой точности.

• Допуск - это слово, которое вы увидите в описаниях профессиональных и промышленных 3D-принтеров, где крайне важно, чтобы печатные детали соответствовали требуемым спецификациям и имели точные размеры. Как и точность, допуск 3D-принтера не является числовым показателем какого-либо конкретного атрибута печати, но его можно приравнять к точности. Если в спецификациях вашей детали требуется допуск в 2 мм, а ваш принтер может похвастаться точностью в 0,5 мм, то можно положиться на то, что он обеспечит требуемый допуск в 2 мм.

Производители 3D-принтеров могут использовать разные термины для обозначения одного и того же качества и могут даже не указывать определенные измерения, такие как высота слоя или разрешение. Они пытаются запутать и ввести вас в заблуждение расплывчатыми терминами и различными способами представления данных в технических спецификациях 3D-принтеров? Вовсе нет.

В отсутствие каких-либо отраслевых стандартов для спецификаций производители стремятся объяснить характеристики своих машин таким образом, чтобы максимально использовать их характеристики. Плюс, и что более важно, поскольку на рынке представлены тысячи 3D-принтеров, сравнивать спецификации менее важно, чем учитывать ваше применение, бюджет, график, материалы и другие факторы.

Однако разрешение в 3D-печати окутано тайной, поэтому мы стремимся внести некоторую ясность в то, что это на самом деле означает.

Разрешение 3D-печати по технологии

Высота слоя, или разрешение слоя, является одним из показателей разрешения 3D-принтеров, но она также регулируется и зависит от материалов

Хотя здесь мы смешиваем яблоки и апельсины, поскольку разрешение измеряется по-разному в зависимости от технологии, вот обзор того, как может выглядеть рейтинг некоторых основных технологий 3D-печати по разрешению от наименьшего к наибольшему.

Микро-3D-печать в своем классе

Сверхвысокое разрешение микро-3D-печати от Nano Dimension Fabrica Group 

3D-принтеры с наименьшим возможным разрешением относятся к категории микро-3D-печати. Здесь разрешение составляет около 20 нанометров или 0,00002 мм, что примерно в 5000 раз меньше ширины человеческого волоса, а также примерно в 5000 раз меньше разрешения обычного настольного 3D-принтера. Это, безусловно, излишество, если вы ищете мелкие детали в прототипе вашего продукта.

Микро-3D-принтеры часто используются для электроники при производстве микросхем. Фактически, в 2023 году Индийский научный институт в Бангалоре объявил, что работает над созданием 3D-принтера для высокопроизводительных оптических устройств для гарнитур AR / VR, релейных камер и смартфонов, для медицинских устройств, таких как сердечные стенты, и очень специализированного точного производства. 

Вместо этого давайте рассмотрим другие технологии 3D-печати с высоким разрешением, используемые профессионалами стоматологии, производителями и любителями: полимеризация смолы (также называемая полимеризацией в ванне), метод послойного направления(известная как FDM), селективное лазерное спекание (SLS) и селективная лазерная плавка (SLM), также известная как сплавление металлического лазерного порошка в слое (LPBF), высочайшее разрешение, которое вы можете получить в металле, за исключением металлической микро-3D-печати.

Фотополимерный 3D-принтер с самым высоким разрешением

Сверхтонкая детализация на больших моделях – легко для Sonic Mega 8K

Принтеры на основе смолы бывают разных технологических подтипов, но все они работают за счет избирательного отверждения чувствительного к ультрафиолетовому излучению жидкого полимера по одному слою за раз. Поскольку смола отверждается горизонтально, а затем срез слоя поднимается вертикально (или опускается вертикально, в зависимости от принтера), эта технология позволяет выполнять измерения как по XY, так и по Z.

Возможно, вы знакомы с измерением XY в двух измерениях в пикселях, например, с разрешением экрана вашего телефона в пикселях. В 3D-печати пиксель по высоте или по объему или 3D-пиксель называется вокселом.

Измерение воксельного разрешения не является обычным делом для 3D-принтеров, поскольку горизонтальное разрешение в 3D-принтерах resin может быть меньше вертикального. Поэтому большинство производителей полимерных 3D-принтеров продвигают горизонтальное разрешение (XY) в качестве эталона разрешения своих машин, например, "разрешение XY 51 микрон” на Elegoo Jupiter 6K, иногда также предоставляя разрешение Z.

На самом деле, точное измерение разрешения Z в 3D-принтерах из смолы затруднительно. Большинство производителей 3D-принтеров из смолы указывают в своих спецификациях высоту слоя (Z) где-то от 10 микрон и выше. Это означает, что их шаговый двигатель по оси Z (механическая часть, управляющая сборочной пластиной) может выполнять операции такого размера. В теории, а также на практике  профессиональные 3D принтеры способны создавать такие небольшие слои. Однако наибольшее влияние на получение хорошего Z-разрешения оказывает то, как на самом деле сочетаются источник света и настройки принтера.

Чтобы создавать эти тонкослойные детали, ваша смола должна поглощать и блокировать необходимое количество света для отверждения одного слоя, но не отверждать слишком глубоко, чтобы это затронуло несколько слоев. Если он отверждается слишком глубоко, то может произойти “сквозное отверждение” или кровотечение, и ваш текущий слой по-прежнему будет обнажен и полимеризовать части вашего предыдущего слоя. Таким образом, для достижения небольшого и надежного Z-разрешения необходимы хорошая смола (предпочтительно более медленная), идеально подобранные настройки, источник света в форме "тип-топ" и точность шагового двигателя по оси z.

В конце концов, размер пикселя - гораздо более простой показатель для измерения и передачи данных, поэтому он становится значением разрешения по умолчанию.

Здесь мы рассмотрим три наиболее распространенных технологии полимеризации смол: LCD, DLP и SLA.

Точная детализация этой модели достигнута с помощью Anycubic Photon Mono M5s с размером пикселя 19 микрон

Битва за разрешение 6K, 8K и 12K

При покупке жидкокристаллического дисплея (LCD) для 3D-принтера на полимерной основе (также известного как masked sterolithography или MSLA) вы увидите рекламу с разрешением 6K или 12K. Но что это значит?

Сначала давайте посмотрим, как работают ЖК-принтеры. ЖК-дисплеи используют массив УФ-светодиодов в качестве источника света для отображения на ЖК-экране (как на изображении ниже), который действует как маска, пропускающая свет только в определенных областях. Проходящий свет имеет форму горизонтального сечения 3D-моделей и придает смоле в области сборки именно такую форму. Затем эта область сборки перемещается на один слой, чтобы остановить дополнительное отверждение полимера, прежде чем следующий отвержденный 2D-слой будет заменен первым. В конце концов, после множества слоев формируется 3D-объект.

Замена ЖК-экрана на 3D-принтере Zortrax Inkspire resin, которую рекомендуется выполнять примерно через 200 часов работы

При использовании ЖК-дисплея плотность пикселей экрана — или количество крошечных квадратов пикселей на одном дюйме экрана - является наиболее важным фактором горизонтального разрешения печати. Плотность пикселей ЖК-дисплея, деленная на площадь экрана, представляет собой разрешение принтера, которое также можно назвать размером пикселя. Вопреки тому, что вы можете увидеть в рекламных материалах по 3D-принтерам, разрешение не измеряется количеством пикселей на ЖК-экране, например 4K, 6K или 8K.

Например, Phrozen Sonic Mega 8K оснащен ЖК-экраном, ширина которого составляет 7700 пикселей, а глубина - 4300 пикселей. (Значение 8K в названии объясняется тем фактом, что ширина ЖК-дисплея составляет почти 8000 пикселей.) Чтобы определить разрешение в пикселях, вам нужно знать, насколько велик фактический ЖК-экран, потому что простое знание количества пикселей в поперечном сечении еще не говорит о разрешении. Пиксель не является общепринятой единицей измерения. Если вы разместите 7700 пикселей на экране шириной 100 мм, у вас будут пиксели меньшего размера, чем если бы вы разместили 7700 пикселей на экране шириной 200 мм.

Вот почему покупателей так расстраивают заявления о “потрясающем разрешении 11 520 x 5120”.

Размер пикселя Phrozen Sonic Mega 8K составляет 0,043 мм, что также может быть выражено в горизонтальном разрешении 0,043 мм или 43 микрона (µm). Для сравнения, у Anycubic Photon Mono X 6K на ЖК-экране 5700 пикселей, но у него экран меньшего размера, поэтому размер пикселя составляет 0,034 мм. Это обеспечивает разрешение по горизонтали 34 микрона, что выше, чем у Mega 8K. Большие ЖК-принтеры, такие как Mega 8K с объемом сборки 330 x 185 x 400 мм, обычно имеют более низкое разрешение, чем меньшие ЖК-принтеры, такие как Mono X 6K (197 x 122 x 245 мм).

По этой причине 4K, 6K или 8K не являются показателем разрешения. Вместо этого обратите внимание на размер пикселя, который часто указывается как разрешение и обозначается цифрой, например 22 микрона.

Та же изогнутая модель напечатана на Anycubic Photon с той же высотой слоя и разрешением, но у модели справа активировано сглаживание, которое смягчило вид линий слоя

Понятие сглаживания в 3D-печати

Свет, проходящий через ЖК-экран, разделен на квадраты, что в сочетании с высотой слоя создает кубики (или что-то наподобие кубиков). В результате на вашей твердотельной модели получается поверхность, которая выглядит так, будто ее сделали из крошечных конструкторов Lego. Однако большинство деталей выглядят намного более гладкими, почему? В 3D-принтере с высоким разрешением кубики (также называемые вокселями) настолько малы, что их едва можно разглядеть невооруженным глазом, но работает другая технология - сглаживание, которая является функцией программного обеспечения в слайсере для вашего принтера.

Сглаживание используется в цифровой фотографии, компьютерной графике и других приложениях для сглаживания краев любых материалов, выполненных в пикселях. При 3D-печати необходимо регулировать количество или тип света, попадающего на воксель из смолы. Если освещенность меньше, скажем, полной мощности, воксель превратится не в полностью отвержденный куб, а скорее в полукруглый отвержденный воксель овальной формы. Если кромка полностью отвержденных вокселей похожа на лестницу, сглаживание подобно размещению подушек на каждой ступеньке, чтобы создать видимость скольжения.

В вашем программном обеспечении для нарезки вы управляете степенью сглаживания (также называемого оттенками серого) и связанными с ним показателями, такими как размытие, то есть количество внешних слоев, на которые будут влиять оттенки серого. Слишком сильное сглаживание и размытие приведет к потере деталей при печати. При правильном выполнении сглаживание и размытие (или инструменты для манипулирования пикселями) придают вашим отпечаткам в целом лучший внешний вид, который может выглядеть как при более высоком разрешении.

Сглаживание и размытие также используются с другими технологиями resin, такими как DLP и SLA.

Внутренняя работа технологии 3D-печати под названием digital light processing (DLP), которая использует проектор для нанесения поперечного сечения цифровой модели на слой смолы

Цифровая обработка света (DLP) похожа на ЖК-дисплей, но вместо экрана, через который проходит или блокируется свет, в нем используется световой проектор высокого разрешения (иногда называемый “световым движком”) для подачи света на слой смолы. Light engine использует зеркала, линзы и, что наиболее важно, цифровое микрозеркальное устройство (DMD) на микрочипе для проецирования ультрафиолетового излучения в форме одного среза или поперечного сечения 3D-модели.

Возможно, вы знакомы с технологией DLP-проекции, используемой в кинотеатрах или офисных проекторах.

DLP в 3D-печати использует DMD, который состоит из крошечных зеркал, которые либо направляют свет на смолу, либо отводят его в сторону. Каждое зеркало квадратной формы представляет собой пиксель в проецируемом изображении.

В настоящее время в профессиональных DLP 3D-принтерах вы увидите DMD-чип с разрешением 1920 x 1080 пикселей, который также можно назвать просто 1080p full HD или 2K (поскольку количество пикселей в нем составляет почти 2000). В некоторых устройствах потребительского уровня вы найдете DMD-чип с разрешением 1280 × 720 пикселей. В качестве дополнительного примечания, возможно, вы слышали, что производитель DMD Texas Instruments планировал выпустить 4K-чип в прошлом году. К сожалению, компании пришлось отменить ожидаемое серийное производство этого DMD, но ожидается, что новая версия будет доступна в начале 2024 года. Это означает, что в 2024 году мы можем увидеть на рынке DLP 3D-принтеры с гораздо более высоким разрешением (или, что более вероятно, DLP 3D-принтеры гораздо большего размера).

Эти велосипедные седла с 3D-печатью с решетчатой структурой, изготовленные на 3D-принтере Carbon для велосипедного бренда Specialized, являются примером технологии DLP-печати

Плотность матрицы зеркал (или микросхемы) является основным фактором, определяющим разрешение печати, но необходимо учитывать и расстояние от проектора до полимера.

Большинство настольных DLP-3D-принтеров имеют фиксированное разрешение XY (от 35 до 100 микрон), но некоторые позволяют регулировать расстояние проецирования между световым движком и слоем смолы. Это расстояние, точно так же, как создание теневых кукол на стене с помощью фонарика, влияет на уровень детализации, которого можно достичь.

Свет, отражаемый зеркалами DMD, проходит через проекционную оптику, которая помогает фокусировать свет и формировать его в луч. Поскольку зеркала направляют свет только туда, где это необходимо, DLP может создавать более четкие грани, чем LCD. Благодаря ЖК-дисплею крошечные кусочки света могут просачиваться по краям замаскированных пикселей на экране, к тому же экран никогда не сможет блокировать 100% света.

DLP-принтеры также имеют более высокую интенсивность света (до 16 Вт), чем источники света в большинстве ЖК-принтеров, а некоторые DLP-принтеры позволяют регулировать интенсивность света.

Несмотря на высокую точность, свет в пикселях квадратной формы создает неровные края там, где должен быть изогнутый край так называемой ступеньки. Это также встречается в ЖК-принтерах. У объектов меньшего размера меньше проблем со ступеньками, но у более крупных деталей могут быть ярко выраженные воксельные края.

Более четкие края имеют более высокое разрешение? Не обязательно, но чем четче ваши рисунки, тем больше у вас возможностей манипулировать пикселями с помощью сглаживания, размытия и другой технологии, называемой pixel shift, для создания кажущегося более высокого разрешения и более точного представления объектов и контуров. Фактически, некоторые производители принтеров заявляют о разрешении печати в два раза меньшем размера их пикселя.

Как это возможно и что такое DLP-принтеры 4K и 8K? Чтобы ответить на этот вопрос, вы должны понимать pixel shift.

Микросхема DMD внутри light engine DLP 3D-принтера Anycubic Photon D2

Понимание сдвига пикселей при 3D-печати

Сдвиг пикселей (также называемый настройкой пикселей, расширенным разрешением пикселей и разрешением Xpanded Pixel Resolution или XPR), в отличие от сглаживания, является не просто программной функцией, но и механической. И именно так DLP-принтеры с чипом DMD 2K могут претендовать на разрешение 4K или 6K. Он также используется в других известных вам носителях, таких как цифровые камеры, где он обеспечивает режим высокого разрешения, превышающий разрешение вашей камеры.

При небольшом смещении положения DMD между слоями один слой подвергается многократному облучению светом с постепенным увеличением. Это позволяет полностью обработать участки пикселей, которые подвергаются длительному воздействию света, скажем, за 8 секунд, и частично обработать участки пикселей, которые получают меньше света.

Вы увидите, что это часто упоминается как субпиксельное разрешение, тогда как фактическое разрешение в пикселях называется собственным разрешением. Некоторые принтеры позволяют выбирать собственное или субпиксельное разрешение для каждого задания печати. Этот метод эффективно увеличивает видимое разрешение проецируемого изображения за счет создания дополнительных точек данных внутри каждого пикселя.

Технология DLP 3D-печати часто используется профессионалами-стоматологами, которым требуется высокое разрешение и точность

Благодаря использованию этого двустороннего сдвига пикселей DPL-принтер с 2K DMD может обеспечивать разрешение 4K. На рынке 3D-печати пока нет настоящего чипсета 4K DMD, поэтому единственный способ получить изображение 4K или выше - это смещение пикселей.

Например, устройство Extreme 8K DLP от ETEC оснащено электромеханической системой, которая обеспечивает крошечное количество жестко контролируемых перемещений на субпиксельных расстояниях в обоих чипах 2K DMD (да, в этом 3D-принтере два DMD), что обеспечивает заявленное разрешение 8K. Размер пикселя XY Extreme 8K с настройкой пикселей составляет 100 микрон, что выше, чем у некоторых ЖК-дисплеев, но он имеет гораздо больший объем сборки (450 x 371 x 399 мм), поэтому из него можно изготавливать детали очень большого размера с очень высоким разрешением.

Компания Light engine In-Vision разработала концепцию этого 3D-принтера с использованием двух или четырех DLP-проекторов на портальной системе, которая теоретически может производить огромные детали из смолы

В 2021 году компания Light engine In-Vision выпустила DLP-проектор, который, по ее словам, может создавать изображение размером 8K, поскольку может сдвигать пиксели как по горизонтали, так и по вертикали, но он еще не был встроен ни в какие коммерчески доступные 3D-принтеры.

Другие профессиональные и промышленные DLP-принтеры могут похвастаться различными технологиями настройки пикселей, такими как Movinglight от Prodways или Dynamic Exposition от In-Vision, когда головка проектора перемещается по площади здания, обнажая смолу.

3D-принтер SLA в действии от Formlabs

Стереолитография (SLA) - это следующий тип 3D-принтеров на основе смолы. В нем используется лазер для нанесения каждого слоя детали на поверхность емкости со смолой. Представьте лазер как фонарик, где ширина луча определяет разрешение деталей. В лазерных технологиях это называется размером лазерной точки, и это один из факторов, определяющих горизонтальное разрешение в SLA.

Другой фактор связан с механизмом, который управляет зеркалами, направляющими лазер. Эти зеркальные гальванометры направляют лазеры в правильные координаты, фокусируя свет вверх через дно резервуара и отверждая слой смолы. Как вы можете себе представить, 3D-принтер SLA стоимостью 200 долларов оснащен, скажем, более экономичным гальванометром, чем 3D-принтер SLA стоимостью 100 000 долларов. Точность наведения лазера играет большую роль в разрешении.

Разрешение XY снова является эталоном для SLA 3D-принтеров. Это разрешение представляет собой комбинацию размера лазерного пятна и приращений, с которыми можно управлять лазерным лучом. Например, 3D-принтер Formlabs Form 3 оснащен лазером с размером пятна 85 микрон, но из-за постоянного процесса сканирования линий лазер может перемещаться с меньшим шагом, и принтер может стабильно выдавать детали с разрешением 25 микрон XY.

Это означает, что лазерные станки, оснащенные высококачественной оптикой, могут более точно воспроизводить поверхность детали, даже если размер лазерного пятна превышает размер пикселя DLP.

Большинство SLA 3D-принтеров оснащены стационарным лазером, но некоторые, такие как SLA 750 с двойным лазером 3D Systems и линейка Stratasys Neo, имеют переменную фокусировку лазера, например, от 150 до 600 микрон, что позволяет контролировать расположение мелких деталей на детали.

Большие 3D-принтеры на полимерной основе, такие как Stratasys Neo 450, как правило, используют технологию SLA, поскольку разрешение не так сильно зависит от расстояния до источника света

Итак, какая технология полимеризации имеет самое высокое разрешение?

Простые цифры не рассказывают всей истории, и трудно провести прямое сравнение технологий полимерных 3D-принтеров. В трех только что рассмотренных нами полимерных технологиях цены на то, что можно считать одним и тем же разрешением, сильно различаются, что подчеркивает тот факт, что качество печати зависит не только от разрешения.

Когда дело доходит до выбора полимерного принтера высокого разрешения, различия между различными производителями (потребительскими, профессиональными и промышленными) более значительны, чем различия между технологиями. При покупке полимерного 3D-принтера учитывается разрешение, а также точность, скорость, стоимость, варианты материалов и многое другое.

3D-принтеры с высоким разрешением FDM

Моделирование методом наплавления (FDM) при 3D-печати линии слоев могут быть меньше человеческого волоса

3D-принтеры, в которых используется нить накала, непрерывно выдавливаемая в плоскости XY, и, следовательно, разрешение XY является показателем того, насколько точно механизм принтера может перемещаться по горизонтали. Однако это измерение обычно не указывается в спецификациях FDM-принтеров промышленного уровня, поэтому единственным широко используемым показателем разрешения для этой технологии является Z или высота слоя.

Точность - более распространенный показатель в FDM 3D-печати, который является показателем разрешения XY, а не его измерением.

Показатели точности размеров в спецификации 3D-принтера, такие как + / -2 мм, обычно получены в результате тестовой печати и измерений. Например, точность размеров + / -2 мм в FDMs серии UltiMaker Method достигается за счет многократной печати набора моделей на многих машинах, а затем использования научной измерительной машины, которая измеряет размеры каждой детали и сравнивает их с размерами в модели CAD.

Поскольку высота слоя, по-видимому, является единственным широко используемым показателем разрешения в FDM 3D-принтерах, чем меньше высота слоя, тем лучше разрешение ваших деталей. Просто, не так ли? Не так быстро.

Да, высота слоя - это разрешение (его даже называют разрешением слоя), но, возможно, нет особых причин опускаться ниже 50 микрон, хотя некоторые принтеры могут похвастаться высотой слоя 10 микрон. Опять же, толщина человеческого волоса составляет около 70 микрон.

Сегодня на широком спектре потребительских и профессиональных FDM-машин возможно разрешение в 50 микрон, что побуждает производителей принтеров переключать внимание с разрешения на другие параметры, которые отличают их машины, такие как точность механизмов (шаговые двигатели, зубья ремней, шестерни и т.д.), управляющих печатью, с точностью швейцарских часов. Они обеспечивают высокий уровень точности, который часто называют позиционным разрешением, как упоминалось выше. Некоторые производители принтеров могут даже не указывать высоту слоя.

На самом деле, существует так много факторов, влияющих на достижимую высоту слоя при FDM-печати, таких как материал, температура, размер сопла, вибрации окружающей среды и, конечно же, настройки программного обеспечения, что массовое сравнение высоты слоя не очень полезно.

Вместо этого необходимо точно определять высоту слоя.

В отличие от большинства полимерных технологий, программное обеспечение для нарезки FDM, такое как Cura и PrusaSlicer, предлагает возможность изменять высоту слоя по всей печати. Программное обеспечение будет наносить слой меньшей или большей высоты, в зависимости от особенностей модели. Например, высота слоя будет меньше для более детализированных деталей и больше для более невыразительных участков.

Если вам нужно разрешение 10 микрон, вы можете рассмотреть возможность перехода на другую технологию.

3D-принтеры SLS с самым высоким разрешением

Детали, изготовленные с помощью 3D-печати SLS, обладают более тонкой гладкостью поверхности, чем 3D-печать FDM, и обычно не требуют последующей обработки

Селективное лазерное спекание (SLS) позволяет создавать объекты из пластикового порошка с помощью лазера. Оно отличается высокой точностью, а слои практически незаметны. Производители обращаются к 3D-печати SLS, когда им нужны детали или компоненты с гладкой поверхностью из высококачественного материала, такого как нейлон с наполнителем из углеродного волокна или гибкий TPU.

3D-принтер SLS может быть быстрее FDM, и у него больше возможностей производить небольшие партии деталей за один цикл печати. Отпечатки легко окрашиваются в различные цвета и полируются, что делает их практически неотличимыми от деталей, отлитых под давлением.

Области применения варьируются от макетов и приспособлений до функциональных прототипов.

Процесс начинается в 3D-принтере, когда лезвие для повторного нанесения покрытия наносит очень тонкий слой порошкообразного материала на платформу для сборки. Затем лазер (CO2 или оптоволокно) сканирует поверхность в соответствии с рисунком, нанесенным на цифровую модель. Лазер избирательно спекает порошок и придает твердости поперечному сечению объекта. Поверх наносится новый слой питания, и процесс повторяется.

Слово "разрешение" редко встречается в технических характеристиках 3D-принтеров SLS, и иногда бывает трудно указать точную цифру. Высота слоя является основным измеряемым параметром, используемым для обозначения разрешения у многих производителей принтеров SLS, и 50 микрон считается стандартной минимальной высотой слоя (за пределами micro SLS). Порошковые материалы могут иметь разную минимальную толщину для нанесения, которая также определяет минимально возможную высоту слоя.

3D-печать селективным лазерным спеканием (SLS) характеризуется высокой чистотой поверхности и детализацией деталей

Когда производители принтеров SLS говорят о разрешении, почти всегда речь идет о разрешении XY. Как и в случае лазеров, используемых в SLA 3D-печати, разрешение XY является мерой приращения, с которым можно управлять лазерным лучом. Управление лазером также указано в качестве показателя точности, который является более распространенным показателем. Следовательно, разрешение принтера SLS соответствует точности. Размер лазерной точки, если производитель указывает его, менее важен в SLS, чем в SLA.

Металлические 3D-принтеры с самым высоким разрешением

Эти мостовидные протезы с 3D-печатью, изготовленные на 3D-принтере SLM 125 laser powder bed fusion 3D, соответствуют требованиям конкретных пациентов

Высокая точность и жесткие допуски - качества, наиболее востребованные при 3D-печати по металлу, даже если они не поддаются непосредственному измерению. Тем не менее, вы все равно увидите слово "разрешение", поэтому мы обратимся к нему здесь.

Наиболее популярным методом 3D-печати металла является селективное лазерное плавление (SLM) или, точнее, лазерное сплавление металла в порошковом слое (LPBF). После 3D-печати микрометаллом это технология металла с наивысшим разрешением.

В 3D-принтерах LPBF используются мощные лазеры для нанесения поперечного сечения детали на слой металлического порошка, избирательно расплавляя его. Затем валик распределяет еще один слой порошка, и следующий слой сплавляется с первым. Расплавленные детали сплавляются слой за слоем на молекулярной основе до получения однородной модели.

Лазерная порошковая 3D-печать - это высокоточная технология

Поскольку LPBF - это лазерная технология, разрешение можно измерить как комбинацию диаметра лазера, точности направления лазера и высоты слоя. На самом деле, эти измерения (высота слоя и лазерное пятно) часто предоставляются производителями принтеров вместо указания разрешения.

Другие факторы, влияющие на разрешение

3D-принтеры FDM, слева, не позволяют достичь разрешения и качества поверхности, которые обеспечивают SLA-принтеры

Ваш выбор материалов оказывает одно из самых значительных влияний на ваше разрешение, вот почему производители 3D-принтеров часто предоставляют разные разрешения для каждого из рекомендуемых ими материалов. Существуют и другие факторы, влияющие на разрешение, которое вы получите от своего 3D-принтера, в том числе:

• Качество материала

• Настройки слайсера

• Размер сопла

• Вибрация машины

• Изношенные или бракованные детали

Если вы не получаете разрешение, которое когда-то обеспечивал ваш 3D-принтер, вероятной причиной являются детали вашего 3D-принтера, которые, возможно, просто износились. DLP-проекторы поддерживают стабильную высокую интенсивность только в течение определенного количества часов (около 10 000), прежде чем потребуется замена. ЖК-экраны могут начать портиться и перегорать примерно через 1000 часов печати, а FDM-принтерам после определенного периода использования требуются новые сопла.

Насколько важно разрешение при 3D-печати?

Детали для 3D-печати SLS, подобные этим, изготовленные из нейлона 11 с добавлением углеродного волокна, доступны у широкого круга поставщиков услуг 

В одном из своих превосходных руководств производитель полимерных 3D-принтеров Formlabs говорит, что “разрешение само по себе часто является просто показателем тщеславия”.

Разрешение само по себе не является причиной покупать или не приобретать конкретный 3D-принтер, а одержимость отрасли разрешением может, по сути, стать препятствием для внедрения 3D-принтеров, поскольку оно расплывчатое и часто запутанное, что приводит потребителей в замешательство.

Разрешение и ряд других показателей в совокупности обеспечивают получение “качественных” деталей. Вот почему сравнение спецификаций может быть отправной точкой при покупке принтера, но не должно служить основой для выбора устройства. Вместо этого начните с характеристик необходимой вам детали, того, как она должна выглядеть и как она должна функционировать.

Что касается промышленных машин для аддитивного производства, то провести практические обзоры сложнее, поэтому мы стремимся представить их в руководствах, используя конкретные показатели и интервью с экспертами, указывая при этом на уникальные характеристики каждой машины.

Эта информация оказалась полезной?

Да Нет

Отправить

Благодарим за отзыв!

VK.com Twitter