Разрешение в 3D-печати — одна из самых обсуждаемых, но часто неправильно понятых тем. Многообразие технологий и производителей лишь запутывает вопрос. Появление маскированной стереолитографии (MSLA), где LCD-экран используется как маска для света, полимеризуя только нужные области смолы, добавило новый виток в эти дебаты.
Производители часто делают акцент на количестве пикселей и их размере, утверждая, что чем пиксель меньше, тем выше разрешение. Однако на практике пользователей волнуют осязаемые результаты: качество поверхности, точность размеров и минимальный размер деталей. Хотя размер пикселя — один из факторов, на эти результаты влияет целый комплекс условий: свойства материала, оптические настройки, механическая стабильность и многое другое.
В этой статье мы напечатали и проанализировали детали на четырех принтерах, чтобы показать, что разрешение экрана не имеет прямого влияния на реальное качество печати.
Тестовые принтеры:
Главный вывод: Несмотря на больший размер пикселя, Form 4 демонстрирует сопоставимое, а часто и превосходное качество по всем ключевым параметрам. Этот осознанный баланс позволил инженерам оптимизировать Form 4 под то, что действительно важно для пользователей: высокую скорость, надежность и долгий срок службы компонентов.
Что на самом деле важно: Характеристики готовой детали
Конструкция принтера, включая размер пикселя, влияет на три ключевые характеристики, которые можно измерить стандартизированно.
Размер пикселя и Функция Распределения Точки (Point Spread Function)
В MSLA-принтерах реальное изображение, проецируемое на смолу, обычно значительно больше и более размыто, чем исходный пиксель. Этот эффект известен как Функция Распределения Точки (Point Spread Function, PSF) — то, как исходное изображение "размывается" в процессе проекции.
Таким образом, для MSLA-принтеров размер пикселя не так важен, как распределение мощности и форма света, когда он попадает на смолу.
Сравнение PSF Form 4 (свет, проецируемый через LCD с пикселями 50 мкм) и Form 3+ (лазер с пятном 85 мкм) показывает, что свет Form 4 сконцентрирован и направлен, с максимальной энергией в центре пикселя. Это напрямую транслируется в высокое разрешение на практике.
Теоретический предел против реальности: Размер пикселя или пятна лазера устанавливает лишь теоретический нижний предел для размера детали. Например, при размере в 80 мкм можно было бы ожидать создания детали такого же размера, но в реальности силы отрыва (peel forces) при печати приведут к разрушению такой хрупкой структуры. Реальный минимальный диаметр, например, цилиндрического штифта, составит около 500 мкм.
Результаты тестирования
1. Качество поверхности
Качество поверхности критично не только для внешнего вида, но и для посадки детали в сборку или работы в качестве пресс-формы.
Результат: Невооруженным глазом качество поверхности виртуально неотличимо между всеми четырьмя принтерами. Изогнутые поверхности выглядят гладкими, края четкими, а гравировка и рельефный текст легко читаются.
Вывод: Размер пикселя не является определяющим фактором для качества поверхности.
2. Точность размеров
Точность размеров - важнейший параметр для таких применений, как стоматологические модели, где идеальное повторение анатомии пациента критически важно.
Результат: Сканы 3D-моделей показывают, что меньший размер пикселя не гарантирует лучшей точности.
Вывод: Form 4 с его "крупным" пикселем 50 мкм демонстрирует наивысшую точность среди протестированных MSLA-принтеров.
3. Минимальный размер детали
Тестирование включало печать негативных каналов и тонких стенок без поддержек.
Результаты:
- Негативные каналы: Form 4 и Принтер D четко воспроизвели 4 из 5 каналов. Form 3+ и Принтер C — только 3 из 5.
- Тонкие стенки: Все принтеры справились с самыми толстыми стенками. Form 4 смог напечатать последующие четыре более тонкие стены относительно ровно. Принтеры C и D не смогли напечатать самые тонкие стенки — они завалились.
Вывод: Минимальный размер детали является функцией нескольких факторов, включая механику процесса печати и свойства смолы, а не только размера пикселя.
Упрощая дебаты о разрешении
Несмотря на то, что производителям легко рекламировать размер пикселя как "серебряную пулю" разрешения, реальность гораздо сложнее.
Разрешение — это не только размер и форма света. Оно также зависит от PSF, процессов печати, механической стабильности и оптических свойств смолы. На размер пикселя следует смотреть как на один из входных параметров, влияющих на конечный результат.
При создании Form 4 инженеры Formlabs тщательно оценили компромиссы между размером пикселя, скоростью, надежностью и сроком службы компонентов. Поскольку размер пикселя LCD-экрана не оказывает ощутимого влияния на три ключевых параметра качества, более крупный пиксель — это не компромисс, а инвестиция в мощность и скорость.
Итог: Выбирая 3D-принтер, не зацикливайтесь на одной цифре размера пикселя. Обращайте внимание на реальные, измеримые результаты: качество поверхности, точность и воспроизводимость, которые являются результатом сложной и тщательно сбалансированной инженерной работы.
О нашей компании
TITAN 3D - поставщик и системный интегратор оборудования для 3D-печати, 3D-сканирования и автоматизированного контроля в промышленности, машиностроении, медицине.
Готовы ответить на все Ваши вопросы, проконсультировать по оборудованию, и подобрать лучшее оборудование для решения Ваших задач.
Каталог 3D-принтеров мировых производителей - проработку технологии, подбор оборудования, внедрение, пусконаладку и обучение берем на себя!