Фотополимерная смола для 3d устройств: основные виды и сферы применения

Advantages of Resin 3D Printing

• • Greater Details: One will load photopolymers into a printer in the form of a liquid. In other words, it is easier to top shape them into any complicated geometry, unlike melted plastics.
  • Smooth Surface: While performing 3D resin printing, layers will still remain present. However, they are small in size. Some colors of resin make them appear nearly invisible.
  • Different Materials: There are various resin made objects in the market. In that regard, manufacturers created them by using various materials. Some are glass-like, while others are tough and rigid to withstand high temperatures and stress.
  • Great support: You will begin by filling the tank with resin. While curing, you can use some support that will not deform the final object.
  • Fast Speed: The resin method happens to be quicker when you compare it to other conventional means. These modern machines that use the latest technology are high-speed.
  • Lower costs: As you use a resin 3D printer, your budget will go down. One will experience low prices when developing some jewelry, custom dental services, and prototypes.
  • Waterproof: Most of the objects that come as a result of 3D printingare waterproof. They will also not absorb any moisture that comes from the air.

Принтеры для профессиональной деятельности

В профессиональных целях можно использовать модель принтера Objet Eden260V. Это по-настоящему выгодное вложение средств, поскольку можно быстро создавать прототипы из 18 материалов. Ультратонкие слои трехмерной модели позволяют обеспечить исключительную детализацию, сложные формы и очень тонкие стенки. Устройство работает бесшумно, поэтому станет отличным решением для офисных помещений. Данная модель принтера работает с несколькими типами материалов:

• прозрачными, на основе которых можно создавать детали прочных форм и с гладкой поверхностью,
• непрозрачными жесткими материалами различного цветового решения,
• сырьем на основе полипропилена, которое отличается гибкостью и при этом прочностью, поэтому можно создавать прототипы с движущимися элементами,
• эластичными материалами, которые позволяют печатать детали с нескользкой или мягкой поверхностью,
• термостойкими материалами, позволяющими создать функциональные детали.

Главная отличительная особенность готового изделия – сияющий цвет, что обеспечивается применением материалов различного цветового решения.

Устройство 3D-печати Objet500 Connex3 – это создание прототипов, которые могут совмещать в себе до 46 цветов. В данном принтере можно сочетать несколько прочных фотополимеров.

Фотополимеры: виды и сфера применения

Этот вид пластика отличается сопротивлением к высокой температуре и высокой прочностью. На основе материала можно печатать модели высокой ударопрочности и ударной вязкости. На основе Digital ABS можно создавать:

• функциональные прототипы,
• пресс-формы,
• корпусные детали, которые эксплуатируются при низких или высоких температурах,
• корпусы электронных деталей, например, для мобильных телефонов,
• детали двигателей, крышек.

Материал, способный функционировать при высокой температуре, — материал RGD525 белого цвета. Он отличается стабильностью сохранения размеров. На основе фотополимера можно создавать имитации тепловых характеристик промышленных пластиков. Идеально подходит для функционального тестирования, например, в горячем воздухе или горячей воде. Данный материал целесообразно применять при формовке, подгонке и функциональном тестировании статических деталей, к которым предъявляются высокие качества в плане поверхности и четкости. Применяется фотополимер RGD525 для создания моделей для выставки, подвижных элементов, кранов труб и бытовой техники.
В стоматологической сфере применяются фотополимеры, которые обладают жесткостью и непрозрачной структурой. При создании прототипов большую роль играют отличная детализация, высокая точность. На основе фотополимеров VeroDent, VeroDentPlus и MED610 можно создавать гипсовые модели, съемные каппы, хирургические направляющие и другие приспособления для стоматологии и ортодонтии.

3D-печать на основе эластичного фотополимера Tango позволяет создавать прототипы, которые отличаются высокой твердостью и прочностью на разрыв. На их основе можно печатать изделия для выставок, различные ручки, шланги и обувь. Таким образом, фотополимерная 3D-печать на основе технологии SLA – это возможность получать качественные модели, которые могут применяться в различных сферах.

Как выбрать хороший 3D-принтер для дома

Виды-принтеров

В настоящее время существует 11 основных технологий 3D-печати, из которых лишь небольшая часть применима к домашней 3D-печати. Это моделирование методом послойного наплавления (FDM) и полимеризация в ванне (как правило, SLA, DLP, или MSLA).

1. Моделирование методом наплавления (FDM) — наиболее распространенный метод печати, используемый в настольных 3D-принтерах. Термопластичная нить нагревается и экструдируется через сопло, расплавленный пластик наносится слоями на платформу для печати. Эти слои сплавляются, и в конечном итоге образуют готовую деталь.
   Такие 3D-принтеры являются лучшим выбором для домашнего мастера или изготовления учебных пособий. А многие из них используются и для более сложных задач, например создания декоративных предметов и даже костюмов.
   Использование 3D-принтера FDM имеет свои преимущества. Прежде всего, это огромный выбор материалов и дешевизна самих принтеров. К тому же такие устройства просты в использовании.
2. В полимерных 3D-принтерах желаемая модель слой за слоем создается в ванне с жидкой фотополимерной смолой путем затвердевания смолы под ультрафиолетовыми лучами, пропускаемыми через матрицу. Стереолитография (SLA) часто используется как синоним полимеризации, но сама по себе — наряду с MSLA и DLP — является подкатегорией полимеризации в ванне. И отличается только используемым источником света.

3D-принтеры на основе смолы могут отображать чрезвычайно мелкие детали, и создавать объекты с относительно гладкой поверхностью. Эта технология обычно быстрее и точнее, чем FDM, и может создавать более прочные объекты из-за повышенной адгезии слоев.

Бюджетных 3D-принтеров SLA меньше, чем 3D-принтеров FDM, однако в последние годы цены на них резко упали, и в этом топ-10 3D-принтеров есть пара недорогих вариантов.

Виды материалов

Наиболее распространенные типы филамента для FDM-принтеров:

• PLA — полимолочная кислота — это пластик растительного происхождения. Он разлагается после длительного пребывания на солнце и легко портится при чрезмерной влажности. Плавится при небольшой температуре.
• PETG — полиэтилентерефталат-гликоль — безопасный для пищевых продуктов пластик, но это не означает, что ваш 3D-печатный объект безопасен для пищевых продуктов. Принтеры FDM создают слои, которые легко задерживают влагу и бактерии. Предметы из PETG должны быть хорошо обработаны пищевой эпоксидной смолой перед контактом с пищевыми продуктами.
• ABS — акрилонитрил бутадиен стирол — известный прочный пластик. Для правильной работы с ним требуется много тепла, и лучше всего он работает с закрытым 3D-принтером, чтобы уменьшить термическую усадку пластика.
• HIPS — этот пластик обычно используется для печати поддержек, если 3D-принтер оснащен 2 экструдерами.

Фотополимерная смола – это единственный материал, подходящий для полимерных 3D-принтеров. Она токсична, детали требуется отмывать в растворителе после печати, и сушить УФ-лампой до полного затвердевания модели.

Ключевые характеристики

Самые востребованные у 3D-принтера функции включают в себя:

• Автоматическое выравнивание стола.
• Подогрев стола (без него можно работать только с PLA-пластиком). Для домашнего использования оптимальный подогрев — от 80°С до 150°С.
• Возможность печатать разными видами пластика – чем больше, тем лучше.

Что касается размера рабочей области, то покупать с запасом не стоит. И дело не только в том, что большие принтеры стоят дороже, весят больше и требуют большого пространства.

На большом рабочем столе часто возникают проблемы с усадкой пластика, его расслаиванием и искажением размеров модели. Кроме того, углы модели труднее отлепить от стола. Если вы планируете печатать небольшие фигурки, нужные детали или что-то еще из разряда «некрупных», то большой 3D-принтер ни к чему.

Есть 3D-принтеры с открытой и закрытой конструкцией.

• Первые дешевле, но печатают дольше, и у них могут возникать проблемы с усадкой и общим качеством печати ABS-деталей (они не любят перепадов температур).
• Вторые дороже, зато имеют более жесткую конструкцию, и отличаются хорошим качеством печати. Пыль и прочие нежелательные частицы не попадают как на изделие, так и на механические части принтера (значит, прослужит дольше). И безопасность у таких принтеров выше, так как человеку не так-то просто вступить в контакт с горячими частями устройства или веществами.

Также стоит обратить внимание на тип экструдера – Bowden или Direct. Если часто планируете печатать гибкими пластиками или нужна точность печати, то лучше Direct, если важна скорость печати, то тут преимущество у Bowden

Стандартные и жесткие смолы

Стандартной смолой, выбранной в качестве эталона, была цветная УФ-смола Anycubic, поскольку принтер Photon SLA  является одним из самых популярных на рынке.

Из приведенного выше графика ясно, насколько прочнее жесткие смолы по сравнению со стандартом. Фактически, три смолы, выбранные для этого сравнения — Formlabs Tough 2000 , eSun Hard-Tough и Siraya Tech «Blu» — демонстрируют почти удвоенную прочность на разрыв по сравнению со смолой Anycubic. (Линейка жестких смол Formlabs, включая 2000, может использоваться только с последними принтерами Formlabs).

Тот факт, что смола является прочной, не означает, что отпечатки, сделанные на этих смолах, будут в два раза прочнее, чем при печати стандартной смолой. Другие факторы, такие, как дизайн модели и параметры печати, также играют важную роль в окончательной прочности изделия. Тем не менее, сравнение прочности на растяжение — это простой способ определить, какой материал прочнее. 

Но как эти жесткие смолы противостоят другим пластикам, производимым 3D-принтерами FDM?

Чтобы ответить на этот вопрос, мы обращаемся к Стефану Херману из канала CNC Kitchen Youtube , который разработал метод испытания, при котором крючок, выполненный 3D-печатью, растягивается до разрушения, имитируя испытание на растяжение.

Стефан постоянно тестирует различные материалы этим методом, и результаты показаны на графике выше. В видео, где он тестирует смолу Siraya Blu , Стефан обнаружил, что жесткая смола Siraya была более прочнее, чем некоторые материалы FDM, такие как ABS и ASA, хотя и не настолько прочной, как PLA и PETG.

Хотя свойства материала в значительной степени определяют прочность данного отпечатка, существуют и другие важные факторы, которые могут повлиять на механические характеристики.

То, как печатается дизайн, сильно влияет на его прочность. Например, определенный компонент может быть усилен путем распределения большего количества материала в местах, где будет сосредоточено напряжение. Свобода дизайна, предоставляемая 3D-печатью, означает, что часто используются вычислительные инструменты, такие как оптимизация топологии, которая автоматизирует этот процесс.

Способ изготовления детали также зависит от того, насколько хорошо она может противостоять внешним воздействиям. В контексте 3D-печати это определяется настройками печати, определенными во время нарезки. Хорошо известно, что высота более высоких слоев сильно влияет на прочность деталей FDM , и это также верно для отпечатков SLA. Большинство слайсеров FDM имеют несколько вариантов плотности заполнения и шаблонов, чтобы сократить время на материал и печать, однако они редко встречаются в SLA. Тем не менее, сторонний слайсер ChiTuBox включает в себя эти функции, которые обеспечивают возможность повышения ударной вязкости при оптимизации использования материала.

Учитывая все, что мы узнали, становится понятным, что при выборе правильной смолы, 3D-печать SLA может производить отпечатки прочные, как FDM.

Чтобы проиллюстрировать этот вывод, приведем вдохновляющий пример того, как смола печатает прочные, функциональные и сложные детали в мире ортопедии. 

Сын Матея Влашича Ник из Словении родился с ДЦП и не мог стоять или ходить без посторонней помощи. Г-н Влашич создал для Ника специальные ортопедические ортезы на голеностопный сустав, использовав SLA печать. Примерно через год окончательный дизайн изделия позволил Нику прогуливаться в течение нескольких дней.

Как и многие другие ортопедические устройства, AFO должны быть достаточно сильными, чтобы оказывать поддержку, выдерживая при этом весь вес тела во время движения. Г-н Влашич использовал смолу Formlabs, которая оказалась прочной и удобной даже в течение длительного периода использования. Благодаря этому успеху господин Влашич основал компанию Animake. Он и его команда обеспечивают диагностическое лечение и 3D-печатные ортопедические устройства, которые помогают другим детям, нуждающимся в специальных AFO.

Какую технологию выбрать? FDM или LCD?

Если необходимо изготовить небольшую детализированную статуэтку, с идеально гладкой поверхностью, стоит обратить внимание на модели, работающие по технологии LCD (LCD работает по принципу схожему с DLP — Digital Light Processing или “цифровая обработка светом”). LCD печатает при помощи фотополимерной смолы, которая застывает под действием УФ света

Это позволяет изготовить без деформации, даже небольшие и тонкие изделия, которые при помощи FDM технологии изготовить невозможно

LCD печатает при помощи фотополимерной смолы, которая застывает под действием УФ света. Это позволяет изготовить без деформации, даже небольшие и тонкие изделия, которые при помощи FDM технологии изготовить невозможно.

Модель изготовленная на фотополимерном принтере

Если необходимо изготавливать большие изделия, с различными свойствами, или задачи будут очень разнообразными, то выбор за FDM технологией

Но важно понимать, что идеально гладкой поверхности у готовых изделий не будет. Можно конечно отшлифовать модель, но это дополнительное время и трудозатраты

FDM технология строит модель при помощи расплавленной пластиковой нити, которая подается из печатающей головки. Печатающая головка (экструдер) слой за слоем “выращивает” модель на печатном столе.

Модели изготовленные при помощи FDM технологии

FDM технология стала массовой гораздо раньше DLP. Благодаря этому появилось большое разнообразие 3D принтеров и расходников для них. Можно найти много декоративных пластиков, имитирующих различные материалы, или инженерных для изготовления функциональных моделей или макетов.

In Conclusion

You can use resin 3D printers in the making of particular objects for sale. These end products appear to be of good quality. The process of resin 3D printing requires better skills for one to come up with better objects.

Moreover, one can use various resins to make particular objects of different qualities. Some of the created parts are useful in our daily lives. For instance, you can make several tools that are useful in the medical industry.

However, 3D resin printers are expensive if you want to acquire one. The good news is that they are fast to use. Still, you can make several objects within a short period.

Rocheindustry specializes in high quality rapid prototyping, rapid low-volume manufacturing and high-volume production. The services of rapid prototype we providing are professional Engineering, CNC Machining including CNC Milling and Turning, Sheet Metal Fabrication or Sheet Metal Prototyping, Die casting, metal stamping, Vacuum Casting, 3D printing, SLA, Plastic and Aluminum Extrusion Prototyping, Rapid Tooling, Rapid Injection Moulding, Surface Treatment finish services and other rapid prototyping China services please contact us now.

3D-принтеры опасны для здоровья? Да или нет? Мнение эксперта

Как уже было сказано, технологии 3D печати весьма перспективны. Развитие аддитивных технологий сулит большие перспективы для очень многих отраслей экономики, да и в целом для общества. И подозрения в том, что данные технологии и получаемые продукты могут быть вредны для человека, могут если не остановить, то уж точно замедлить ожидаемый прогресс.

Чтобы выяснить на сколько опасны устройства объемной печати, и опасны ли вообще, мы обратились за комментариями к отраслевому эксперту Сергею Исмулину, (инженеру-разработчику, главному конструктору научно-производственной компании ТТФ-Групп (TTF-Group).

– прокомментировал белорусский разработчик исследования американских ученых.

В свою очередь Оскуи, проводившая описанные выше исследования, в ходе дополнительных изысканий обнаружила, что негативный эффект и токсичность получаемых изделий можно уменьшить путем использования ультрафиолетового облучения. По крайней мере, те детали (полученные на 3D-принтере путем светового воздействия на смолы), что подверглись часовому воздействию ультрафиолета, становились значительно менее токсичными.