MSLA, або Masked Stereo Lithography Apparatus, являє собою технологію 3D-друку, яка є вдосконаленою версією стереолітографії (SLA). В обох методах використовується ультрафіолетове світло для затвердіння рідких смол. Однак, на відміну від SLA-принтерів, що застосовують УФ-лазер для відстеження контуру кожного шару, MSLA-принтери використовують велике джерело УФ-світла, яке маскується за допомогою РК-екрану. Друк MSLA набув широкого застосування завдяки здатності створювати високоякісні вироби у великих кількостях за короткий час. Ця стаття пропонує всебічний огляд технології 3D-друку MSLA, а також порівняння з методом друку SLA.
Що таке технологія друку MSLA?
Зображення ZMorph Fab 3D Printer з Pixabay
MSLA-друк – це метод 3D-друку, який використовує послідовне нашарування затверділої фотополімерної смоли для формування тривимірних об’єктів. Цей підхід дозволяє здійснювати масове виробництво якісної продукції з відносно невисокими витратами, причому процес є точним і швидким порівняно з іншими методами 3D-друку. Однак, через значні капіталовкладення, потрібні для придбання MSLA-принтерів, їх використання залишається обмеженим для окремих осіб. Принтери MSLA здатні створювати як великі, так і складні вироби. Моделі з великим об’ємом друку можуть бути ефективними для малосерійного виробництва та створення прототипів. Прикладом MSLA-принтера є 3D-принтер Peopoly Phenom L.
Як функціонує MSLA-друк?
Під час процесу друку MSLA, фоточутлива смола розміщується над РК-дисплеєм та світлодіодним джерелом світла, розділених тонким шаром фторованого етиленпропілену (FEP). РК-дисплей служить для контролю впливу світла на смолу, яка знаходиться зверху. Дисплей складається з пікселів, що визначають форму шару. Ці пікселі регулюють проходження світла, вмикаючись і вимикаючись. Контрастні візерунки пікселів забезпечують точність процесу друку, де кожен шар створюється за 3-8 секунд, після чого принтер переходить до наступного шару.
Переваги використання MSLA-друку
Ось декілька причин, чому варто обрати MSLA-друк:
- Доступна вартість принтерів та смол.
- Створює гладку поверхню виробів.
- Здатний друкувати складні структури.
- Широкий вибір матеріалів, включаючи гнучкі, прозорі, керамічні, ударостійкі та інші.
- Забезпечує високу роздільну здатність друку.
- Можливість пакетного друку за короткий час.
Застосування MSLA-друку у ювелірній справі
MSLA-друк став важливим проривом для ювелірної промисловості, оскільки він дозволяє використовувати воскові смоли, які повністю вигорають під час процесу лиття. Традиційні методи лиття з низьким вмістом воску, що раніше використовувалися ювелірами, вимагали значних зусиль для створення складних конструкцій. Завдяки MSLA, ці дизайни тепер можна друкувати легко та точно, маючи лише CAD-файл ювелірного виробу.
Медичне застосування MSLA-друку
У медичній галузі MSLA-друк застосовується для біоінженерії тканин, процесу відомого як біодрук. Він включає в себе створення моделей з живими клітинами, які можуть використовуватися для імплантації кісток і зубів, створення штучних судинних опор і каркасів для органів.
Матеріали, що застосовуються у MSLA-друці
Матеріалами, які використовуються для 3D-друку MSLA, є фотополімерні смоли, що твердіють під впливом інтенсивного ультрафіолетового світла. Найчастіше використовуються смоли на акрилатній або епоксидній основі. Розглянемо різні типи смол:
- Міцна смола: гнучкий та міцний матеріал з механічними властивостями, подібними до поліпропілену (PP). Застосовується для створення прототипів, як-от фіксаторів та кульових шарнірів.
- Жорстка смола: призначена для витримування високого тиску. Ці смоли дуже тверді, їх часто порівнюють з термопластиком ABS.
- Стандартна смола: використовується для друку виробів, що потребують високої роздільної здатності та чіткості.
- Прозора смола: подібна до стандартних смол, але з покращеними механічними властивостями. Може стати повністю прозорою за допомогою постобробки.
Переваги та недоліки MSLA-друку
Фото Гевіна Алланвуда на Unsplash
Давайте розглянемо детально переваги та недоліки 3D-друку MSLA.
Переваги MSLA-друку:
- Принтери MSLA полімеризують весь шар одночасно, незалежно від його товщини.
- Друкувальна платформа MSLA-принтера рухається по осі Z, на відміну від SLA-принтерів, які не мають рухомих частин.
- Використовує монохроматичні РК-екрани, що відображають градації сірого на краях, що забезпечує гладкі надруковані поверхні.
- Забезпечує високу роздільну здатність друку.
Недоліки MSLA-друку:
- Висока вартість друкарських машин.
- Необхідність підтримання теплого середовища з температурою від 20 до 30 градусів Цельсія.
- Процес друку MSLA вимагає тьмяного або темного середовища, що може призвести до частого пошкодження та передчасного затвердіння смол.
- Складність та небезпека процедури постобробки. Незатверділі смоли та щойно надруковані вироби вимагають використання рукавичок.
- Необхідність промивання надрукованого матеріалу у спиртовому розчині, а потім його затвердіння під ультрафіолетовим світлом протягом 10-15 хвилин.
Основи 3D-друку
Після розгляду MSLA-друку, далі ми надамо короткий огляд основ 3D-друку.
Що таке 3D-друк?
3D-друк належить до аддитивного виробництва, техніки, в якій деталі створюються шляхом додавання матеріалу. 3D-принтер використовує автоматизоване проектування (CAD) для створення тривимірних об’єктів. Існує багато різних 3D-технологій та матеріалів для здійснення процесу 3D-друку.
Як відбувається 3D-друк?
Фотографія Мінку Канга на Unsplash
3D-друк є комп’ютеризованою процедурою. Нижче наведено основні кроки:
1. Створіть CAD-файл за допомогою програмного забезпечення, як Autodesk Fusion, Onshape та ін.
2. Експортуйте CAD-файл у STL-формат, який є стандартним вхідним файлом для 3D-принтера.
3. Завантажте STL-файл у програмне забезпечення для нарізки, призначене для принтера.
4. Внесіть необхідні зміни в орієнтацію, вибір матеріалу та налаштування друку. Програма автоматично розділить модель на шари.
5. Запустіть процес друку, і принтер почне створювати шари один за одним.
3D-друк для початківців
Початківцям варто знати основи механізму друку. 3D-принтер працює по трьох осях:
- Вісь X: рух зліва направо.
- Вісь Y: рух вперед-назад.
- Вісь Z: рух вгору-вниз.
На осі X встановлено екструдер, що подає матеріал на друкарський стіл.
Типи 3D-принтерів
Основні типи 3D-принтерів, класифіковані за різними технологіями:
1. Екструзія
На основі технології екструзії існують такі типи принтерів:
- Виготовлення з розплавленої нитки (FFF)
- Безперервне армування волокном (CFR)
- Атомно-дифузійне адитивне виробництво (ADAM)
2. Лазерний синтез
На основі лазерного синтезу існують наступні типи принтерів, що використовують потужні лазери для плавлення порошкоподібних матеріалів:
- Вибіркове лазерне спікання (SLS)
- Селективне лазерне плавлення (SLM)
- Пряме лазерне спікання металу (DMLS)
3. Світлозатвердіння
Ця технологія використовує полімеризацію за допомогою світла для створення шарів:
- Стереолітографія (SLA)
- Обробка прямим світлом (DLP)
4. Силова адгезія
Це технологія 3D-друку, що швидко розвивається, та використовує як пластик, так і метал. Єдиним принтером, який працює за цією технологією, є Binder jetting.
Різниця між MSLA- та SLA-друком
Фотографія ZMorph All-in-One 3D Printers на Unsplash
MSLA є вдосконаленою версією SLA 3D-друку. Хоча принцип їхньої роботи є схожим, вони мають відмінності, перелічені нижче.
| MSLA-друк | SLA-друк |
| Швидкість друку залежить лише від кількості шарів | Швидкість друку залежить як від кількості шарів, так і від кількості матеріалу в кожному шарі |
| Вища швидкість друку кожного шару | Немає переваг у швидкості друку кожного шару |
| Роздільна здатність друку залежить від роздільної здатності РК-екрану | Роздільна здатність друку залежить від діаметра лазерного променя |
| Використовує ультрафіолетове світло для затвердіння смоли | Використовує дзеркало та лазер для затвердіння смоли |
| Вища швидкість друку | Нижча швидкість друку |
| Відносно низька роздільна здатність | Висока роздільна здатність друку |
| Приклад: Sonic Mini 4k | Приклад: XYZPrinting Nobel 1.0 A |
Часті питання (FAQ)
Q1. Яка вартість MSLA-принтерів та смоли?
A. Ціни на MSLA-принтери варіюються залежно від їхніх функцій, розмірів та ваги, та становлять від 200 до 1100 доларів. Вартість смоли коливається від 25-40 доларів за кілограм до 40-150 доларів за кілограм. Вартість додаткового, але необхідного обладнання, може сягати 200-400 доларів.
Q2. Яке додаткове обладнання потрібне для полімерного принтера?
A. Необхідне обладнання для полімерного принтера та процесу постобробки:
- STL та програмне забезпечення для нарізки
- Ультразвуковий очищувач
- Нітрилові рукавички
- Респіратор
- УФ лампа
- Металева воронка
***
Цей посібник надав вам інформацію про MSLA-друк та основи 3D-друку. Ви повинні мати чітке уявлення про різницю між MSLA та SLA-друком. Сподіваємося, що цей посібник допоміг вам зрозуміти принцип роботи MSLA-друку. Залишайте свої запитання та пропозиції в розділі коментарів. Також повідомте нам, про що ви хотіли б дізнатися у майбутньому.