Фотополимерные 3D-принтеры

Технологии 3D-печати можно классифицировать не только по принципу работы, но и по типу используемого материала. Один из таких подходов — создание моделей из фотополимерных смол. Давайте разберемся, как работает эта технология и какие варианты принтеров существуют.

Материалы

Фотополимеры — это жидкие вещества, способные затвердевать под воздействием света, преимущественно в ультрафиолетовом диапазоне. Чтобы не допустить преждевременной полимеризации под воздействием дневного света, большинство принтеров имеют защитные кожухи из материалов, задерживающих УФ-излучение. Это не только оберегает оператора, но и увеличивает срок службы фотополимера.

Фотополимерные смолы бывают разнообразными: от прозрачных до полностью непрозрачных, от гибких до твёрдых. Также есть смолы с разными цветами, запахами и степенью токсичности. При выборе расходников важно учитывать как физические свойства, так и безопасность при использовании.

К сожалению, фотополимеры стоят дороже традиционных FDM-нитей, и именно это пока остаётся главным ограничением широкого распространения технологии. Тем не менее, с ростом популярности фотополимерных 3D-принтеров, ситуация может измениться в лучшую сторону.

SLA: лазерная стереолитография

Один из первых методов 3D-печати, появившийся в 80-х. Суть SLA-печати — в поочерёдной засветке слоёв фотополимера лазером. Платформа принтера постепенно опускается в смолу, слой за слоем формируя модель.

Сканирование лазером требует высокой точности, поэтому система отклонения луча основана на зеркалах и шаговых двигателях. Толщина слоя зависит от глубины погружения платформы и фокусировки луча.

Основной минус — сравнительно небольшая зона построения и длительное время печати. Один лазер не справится с большими объектами, а установка нескольких увеличит цену устройства. Именно поэтому появились альтернативные методы, такие как DLP.

DLP: цифровая светодиодная проекция

Эта технология похожа на SLA, но вместо лазера используется цифровой проектор. Он освещает сразу целый слой, проецируя изображение будущего сечения модели на смолу. Это значительно ускоряет процесс печати.

В отличие от SLA-принтеров, в DLP нет зеркальной системы — это упрощает конструкцию и делает её менее уязвимой к механическим сбоям. Некоторые модели поддерживают так называемую "обратную печать" — когда модель не погружается в смолу, а вытягивается вверх, что позволяет повысить точность и уменьшить затраты на механизмы выравнивания.

Ещё одно преимущество — размер области печати по оси Z не зависит от глубины ванны со смолой. Это делает DLP-принтеры более гибкими в плане габаритов.

MJM и PolyJet: многоструйная печать

Технологии MJM и PolyJet — это печать фотополимерами с помощью множества миниатюрных сопел. Смола наносится тонким слоем и тут же засвечивается УФ-излучением. Такой подход обеспечивает высокую точность и скорость.

Разработка технологии принадлежит израильской компании Objet, позже вошедшей в состав Stratasys. Принцип работы напоминает струйную печать, но с моментальной засветкой каждого слоя.

Эти установки дороги и сложны в обслуживании, но в профессиональной сфере они незаменимы: позволяют создавать модели из различных материалов одновременно, включая жёсткие и эластичные, а также многоцветные детали и растворимые поддержки.

3D-ручки с фотополимером

Технология вышла за пределы принтеров. На рынке появились фотополимерные 3D-ручки, например, CreoPop. Они выдавливают жидкую смолу через наконечник, окружённый ультрафиолетовыми диодами, которые тут же затвердевают её.

Преимущество таких ручек — отсутствие нагрева: в отличие от FDM-аналогов, они абсолютно безопасны даже для детей. Кроме того, разнообразие фотополимеров позволяет создавать цветные и текстурные рисунки прямо в воздухе.

Недостаток один — высокая стоимость расходников. Но с учётом того, что расход материала у ручек минимален, это не критично для домашнего использования.

Финальная засветка

Печать моделей — это лишь половина процесса. Чтобы придать изделиям максимальную прочность, их нужно дополнительно облучить ультрафиолетом после печати.

Некоторые пользователи собирают специальные УФ-камеры или просто используют солнечный свет. Однако следует помнить: обычное оконное стекло задерживает ультрафиолет, поэтому необходим прямой доступ к солнцу или применение кварцевого стекла.

Фотополимерные 3D-принтеры