Sự khác nhau công nghệ in 3D: SLA, FDM, DLP, LCD

“In nhựa” là một thuật ngữ chung cho các công nghệ in 3D nằm trong danh mục sản xuất bồi đắp của trùng hợp VAT.

Hầu hết các máy in nhựa đều có một thùng chứa với tấm đáy rõ ràng, linh hoạt, còn được gọi là thùng, chứa đầy nhựa cảm quang có khả năng xử lý hoặc đông đặc khi tiếp xúc với tia UV. Một nền tảng xây dựng sau đó được chìm vào thùng và một nguồn sáng bên dưới đáy rõ ràng đóng rắn nhựa theo một mô hình cụ thể, liên kết lớp đầu tiên cứng với nền tảng.

Tấm xây dựng sau đó di chuyển lên để tạo không gian cho lớp tiếp theo và cho phép nhựa mới chảy vào giữa lớp trước và đáy thùng. Lớp mới này sau đó được xử lý thông qua nguồn sáng và quá trình lặp lại cho đến khi đối tượng 3D hoàn thành được tạo ra.

Sự khác biệt giữa các loại máy in nhựa nằm ở cách ánh sáng được tạo ra và áp dụng cho nhựa. Những khác biệt công nghệ này có nghĩa là mỗi loại in nhựa sau đây là công nghệ riêng của nó.

In LCD

Hình thức in nhựa dễ tiếp cận nhất được gọi là in LCD (còn được gọi là in MSLA). Máy in LCD sử dụng nguồn sáng UV mạnh mẽ có thể chiếu sáng toàn bộ lớp cùng một lúc. Ánh sáng này bị chặn có chọn lọc và lọt qua bởi màn hình hiển thị tinh thể lỏng (LCD) nằm phía trên ánh sáng tia cực tím. Màn hình LCD hiển thị hình ảnh âm của lớp để chỉ cho ánh sáng đi qua nơi nhựa cần được xử lý.

Sử dụng công nghệ này được cho là đôi khi làm giảm chất lượng in vì độ phân giải của màn hình LCD sẽ quyết định độ phân giải của bản in. Bù lại, LCD cũng là loại in nhựa nhanh nhất. Máy in LCD cho đến nay là loại máy in nhựa rẻ nhất và do đó phù hợp hơn cho người mới bắt đầu và người có sở thích.

In SLA

Loại in nhựa đầu tiên (và, thực sự, loại in 3D đầu tiên) là SLA, viết tắt của lập thể. Không giống như màn hình LCD

Công nghệ này rất giống với máy in LCD, tuy nhiên, nguồn sáng được sử dụng là laser. Tia laser này được nhắm xung quanh thùng bằng gương điều khiển bằng động cơ có thể thay đổi góc phản xạ của nó. Các dấu vết laser trên nhựa trong hình dạng của lớp hiện tại, giống như một vòi phun máy in 3D FDM thông thường theo dõi một lớp mới từng điểm.

Công nghệ này thường đắt hơn LCD vì độ phức tạp và số lượng bộ phận chuyển động tăng lên, nhưng nó thường tự hào có độ phân giải cao.

In DLP

Công nghệ in nhựa phổ biến cuối cùng là in DLP, sử dụng máy chiếu xử lý ánh sáng kỹ thuật số (DLP). Công nghệ này khá giống với in LCD ở chỗ toàn bộ lớp được phơi sáng cùng một lúc. Sự khác biệt giữa hai loại này là cách ánh sáng chiếu vào nhựa theo một hình dạng cụ thể. Cụ thể, máy chiếu chiếu một hình ảnh lên một dãy gương, từ đó hướng hình ảnh phản chiếu xuống đáy thùng, mà không cần thêm màn hình để chặn ánh sáng không cần thiết.

Phương pháp in này ít phổ biến nhất trong ba phương pháp được đề cập ở đây, vì chất lượng in của nó bị ảnh hưởng bởi độ phân giải của hình ảnh được chiếu, thường để lại các pixel nhỏ trên bản in hoàn chỉnh. Từ góc độ “lịch sử”, in DLP có thể nói đã mở đường từ SLA sang in LCD.

Theo bản chất của cách chúng hoạt động, có sự khác biệt lớn giữa các vật liệu được sử dụng để in FDM và nhựa. Tuy nhiên, trong mỗi nhóm trong hai nhóm, có rất nhiều loại.

FDM

Yêu cầu chính đối với vật liệu in FDM là nó có đế nhựa nhiệt dẻo. Những vật liệu này có dạng một sợi nhựa dài, với đường kính 1,75 hoặc 2,85 mm, quấn lên một ống chỉ.

Loại vật liệu phổ biến nhất được gọi là axit polylactic (PLA); Đây là dây tóc được sử dụng nhiều nhất do dễ sử dụng và chất lượng cao. Vật liệu này cũng gần như không mùi và là một trong những vật liệu in 3D ít gây hại cho môi trường nhất. Có rất nhiều thứ có thể được in bằng PLA, bao gồm các mô hình có thể tiếp xúc với thực phẩm, giả sử một người chọn các thương hiệu được chứng nhận phù hợp.

Một vật liệu rất phổ biến khác là polyethylene terephthalate glycol-modified (PETG). Vật liệu này, tương tự như PLA, rất dễ sử dụng, nhưng có tính chất cơ học tốt hơn nhiều, như cường độ cao hơn và tăng tính linh hoạt. Sự khác biệt chính là PETG in ở khoảng 245 ° C, trong khi PLA in ở khoảng 200 ° C. PETG rất phù hợp cho nhiều mục đích sử dụng khác nhau, bao gồm các mô hình tiếp xúc với các điều kiện thời tiết khác nhau hoặc đòi hỏi độ bền hoặc độ bền cao hơn.

Một số vật liệu FDM tiên tiến hơn, chẳng hạn như ABS hoặc nylon chứa đầy sợi carbon, cần thiết lập máy in và an toàn đặc biệt trước khi sử dụng thành công. Những vật liệu này thường yêu cầu nhiệt độ vòi phun cao hơn PLA và giường in được làm nóng để ngăn vật liệu co lại trong khi làm mát.

Những vật liệu tiên tiến này cũng được hưởng lợi từ một vỏ bọc xung quanh khu vực in. Vỏ bọc không chỉ giữ cho không khí bên trong đồng đều mà còn ngăn chặn bất kỳ khói độc hại nào thoát ra. Chúng có thể có nhiều tác động tiêu cực, từ đơn giản là có mùi khó chịu đến có hại cho hệ hô hấp. Để ngăn chặn điều này, nhiều máy cao cấp có vỏ bọc có hệ thống lọc tích hợp sẽ lọc không khí bên trong và loại bỏ các hạt.

Tính linh hoạt được cung cấp bởi các sợi và công nghệ in đằng sau chúng không nên được đánh giá thấp: Gỗ, lụa, đá cẩm thạch, trong suốt, phát sáng trong bóng tối, thay đổi màu sắc và cầu vồng, chỉ để đặt tên cho một vài tùy chọn PLA, cũng như nhiều kết hợp khác nhau với sợi carbon, kim loại, PC, nylon và thậm chí cả sợi tái chế, có nghĩa là bản in FDM có thể có nhiều hình thức và cách sử dụng khác nhau.

Cũng cần lưu ý rằng dâynhựa  cần được bảo quản đúng cách và thậm chí có thể cần được sấy khô trước khi sử dụng, vì hầu hết đều hút ẩm.

Resin

Với máy in nhựa, việc lựa chọn vật liệu hạn chế hơn một chút nhưng vẫn rất linh hoạt, từ nhựa thông thường đến nhựa đúc, linh hoạt và có thể giặt nước. Tất cả các loại nhựa được lưu trữ trong chai hoặc túi chống tia cực tím, ngăn tia UV xâm nhập và chạm vào chất lỏng, điều này sẽ làm cứng nhựa trước khi sử dụng.

Các loại nhựa khác nhau sẽ có cài đặt in khác nhau, như thời gian phơi sáng – thứ cũng có thể bị ảnh hưởng bởi màu sắc của nhựa.

Điều đáng chú ý là, trong khi một số thương hiệu cung cấp nhiều màu sắc hơn, để có được bản in nhiều màu, bạn sẽ cần in các bộ phận riêng biệt (có thể thêm ghim định vị trước). Ngoài ra, người ta có thể nhuộm nhựa cho các kết quả khác nhau.

Công nghệ được sử dụng có thể ảnh hưởng đến nhựa được chọn. Nhựa đóng rắn khác nhau tùy thuộc vào bước sóng của ánh sáng và do đó, khả năng tương thích chính xác phải được kiểm tra tùy thuộc vào thiết lập in. Laser SLA thường phát ra sóng khoảng 395 nm, trong khi máy in LCD và DLP có bước sóng khoảng 405 nm.

FDM và in nhựa có xu hướng khác nhau về chất lượng và độ phân giải của các bản in đã hoàn thành của chúng. Những yếu tố này bao gồm từ hình thức chung đến chất lượng của các chi tiết nhỏ nhưng cũng bao gồm các yếu tố cơ học như sức mạnh.

FDM

Một trong những khác biệt rõ ràng nhất giữa FDM và in nhựa là độ phân giải. Bởi vì máy in FDM sử dụng các lớp nhựa nóng chảy để tạo ra các mô hình, kết quả có xu hướng kém chính xác và chính xác hơn, vì vật liệu thường được lắng đọng trong các đường có chiều rộng 0,4 mm. Các lớp thực tế cũng lớn so với in nhựa, dao động từ 0,1 đến 0,35 mm mỗi lớp. Chiều cao lớp này tạo ra các đường có thể nhìn thấy trên tất cả các bề mặt và thường ngăn các bộ phận in FDM được sử dụng làm mô hình cuối cùng.

Để giải quyết vấn đề của các đường lớp có thể nhìn thấy, một bản in hoàn chỉnh có thể được chà nhám hoặc thậm chí làm mịn bằng hơi dung môi. Những phương pháp này có thể làm cho bản in FDM xuất hiện hoàn toàn mượt mà, nhưng cần thời gian và kỹ năng để làm tốt và cũng sẽ làm mờ các chi tiết bề mặt nhỏ.

Một chất lượng khác của bản in hoàn thành là sức mạnh của chúng. Ở giai đoạn này, FDM thường hoạt động tốt hơn in nhựa và, tùy thuộc vào vật liệu được sử dụng, bị ảnh hưởng bởi các cài đặt in nhất định. Ví dụ: sử dụng tỷ lệ phần trăm lấp đầy cao, mẫu điền thích hợp và độ dày thành tăng sẽ làm cho bộ phận mạnh hơn, nhưng đến lượt nó, thời gian in sẽ được tăng lên.

Resin

Mặt khác, máy in nhựa thường tạo ra một mô hình chi tiết cao hơn nhiều. Vì lý do này, in nhựa rất phù hợp cho các mô hình thu nhỏ hoặc chi tiết cao đáng để nỗ lực thêm.

Do các công nghệ, chiều cao lớp cực kỳ nhỏ, dao động từ 10 micron (0,01 mm) đến 100 micron (0,1 mm). Chiều cao lớp tiêu chuẩn là 50 micron (0,05 mm), khoảng một phần tư so với in FDM. Độ phân giải XY cũng nằm trong phạm vi này.

Chiều cao lớp nhỏ bé này cho phép in các chi tiết đáng kinh ngạc và các vật thể chất lượng cao, với các bản in hoàn chỉnh thường không có dấu hiệu của các lớp, mà trông giống như một miếng nhựa rắn mịn. Các bản in đã hoàn thành cũng có thể được chà nhám để đạt được độ mịn cao hơn, nhưng bước này là không cần thiết trong hầu hết các trường hợp, vì các lớp đã quá nhỏ.

Khi nói đến sức mạnh, nhựa cứng tạo ra các bộ phận in thường mạnh hơn các bộ phận FDM. Tuy nhiên, đó là một so sánh khó khăn vì nó phụ thuộc vào vật liệu FDM mà chúng được so sánh.

Một sự khác biệt lớn giữa FDM và in nhựa là tốc độ in. Điều này phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm công nghệ cụ thể được sử dụng và cài đặt in.

FDM

Thời gian cần thiết để máy in FDM hoàn thành bản in phụ thuộc chủ yếu vào kích thước của đối tượng được in, cũng như chiều cao lớp, độ thấm và tốc độ đã chọn. Nói một cách đơn giản, mục càng lớn và chiều cao lớp càng nhỏ thì thời gian in sẽ càng lâu và ngược lại.

Một cài đặt khác ảnh hưởng đến thời gian in là mật độ của lần nạp. Mật độ nạp càng cao, máy in càng cần đặt nhiều dây tóc và thời gian in càng lâu.

Resin

Khi nói đến in nhựa, thời gian in đơn giản hơn một chút. Với in LCD và DLP, các lớp được xử lý nhanh chóng do toàn bộ lớp được đông đặc trong 2 đến 10 giây, bất kể có bao nhiêu nhựa đang được làm cứng trên mỗi lớp. Với máy SLA, thời gian in lâu hơn đáng kể, vì laser cần phải di chuyển đến mọi điểm.

Các biến khác ảnh hưởng đến thời gian in là chiều cao trục Z, chiều cao lớp và thời gian cần thiết để máy in di chuyển giường in lên và xuống cho lớp tiếp theo. Tuy nhiên, giả sử một người đang sử dụng máy in LCD, in nhựa có thể được cho là nhanh hơn đáng kể so với in FDM trong hầu hết các trường hợp.

Sự dễ sử dụng của máy in 3D là mối quan tâm của người mới bắt đầu và người dùng nâng cao. Công nghệ FDM có thể dễ dàng hơn cho người bắt đầu in 3D, In Mực Resin khó hơn cho người mới nhưng nếu đã sử dụng dược thì cũng các thao tác cũng khá đơn giản.

FDM

Máy in FDM thường dễ sử dụng và do đó khá thân thiện với người mới bắt đầu.

Sau khi tải dây tóc, bắt đầu in là khá nhiều tất cả những gì cần phải làm. Sau khi in xong, nó sẽ dễ dàng gỡ bỏ và trong hầu hết các trường hợp có thể được sử dụng ngay lập tức như dự định. Một số bản in, như hộp kín nước, có thể yêu cầu cài đặt rất chính xác hoặc một số dạng lớp phủ để chúng hoàn toàn sẵn sàng sử dụng. Và như đã đề cập ở trên, xử lý hậu kỳ có thể cần thiết để đạt được một thẩm mỹ cụ thể.

Đương nhiên, vẫn còn một số vấn đề với máy in FDM, bao gồm xâu chuỗi, cong vênh và chân voi. Máy FDM thường yêu cầu bảo trì và hiệu chuẩn nhiều hơn để ngăn chặn những vấn đề này xảy ra.

Resin

Trái ngược với in FDM, in nhựa đòi hỏi nhiều hơn một chút để an toàn và thành công. Thứ nhất, nhựa là độc hại, có nghĩa là nó không an toàn khi chạm vào và hơi không an toàn để hít vào. Do mối nguy hiểm này, găng tay và mặt nạ được yêu cầu khi xử lý nhựa và bản in trước khi chúng được xử lý hoàn toàn.

Một tính năng chính của tất cả các máy in nhựa là chúng có mui xe bao phủ khu vực xây dựng và thùng nhựa. Những chiếc mũ trùm đầu này thường xuyên qua nhựa màu cam hoặc đỏ. Công việc chính của họ là ngăn chặn tia UV chiếu vào nhựa chưa được xử lý trong thùng và bảo vệ mắt người xem khỏi ánh sáng tia cực tím trong máy in. Ngoài ra, mui xe có nghĩa là để giữ cho khói độc hại và thường có mùi lan rộng.

Sau khi nhựa được nạp vào thùng của máy, quá trình in tương đối đơn giản. Nhưng một bản in mới được lấy ra khỏi máy in vẫn được bao phủ trong nhựa chưa được xử lý. Nhựa này cần được rửa sạch bằng dung môi, trong hầu hết các trường hợp rượu isopropyl. Bản in sau đó cần được xử lý hoàn toàn dưới nguồn sáng UV như đèn chuyên dụng hoặc đơn giản là mặt trời để đưa nó đến trạng thái cuối cùng. Sau khi tất cả các bước này đã được hoàn thành, bản in hiện có thể được xử lý bình thường và không còn độc hại nữa.

Các bước bổ sung này có nghĩa là in 3D nhựa có đường cong học tập cao hơn, vì vậy nó không nhất thiết phải thân thiện với người mới bắt đầu như in FDM. Ngoài ra, không gian làm việc tổng thể cũng sẽ phải lớn hơn và được trang bị thêm vật tư và phương tiện (để bảo dưỡng và giặt).

Máy in nhựa có một số vấn đề phổ biến dẫn đến in không thành công, nhưng chúng thường dễ giải quyết hơn so với máy in FDM. Điểm thất bại lớn nhất là các lớp được đóng rắn không dính vào tấm xây dựng.

Và như một lưu ý cuối cùng và cũng quan trọng không kém, việc xử lý nhựa đúng cách là điều bắt buộc.

Một yếu tố quyết định khác là giá của hai loại máy in. Cả hai đều có thể có giá tương đối rẻ,  nhưng khi kích thước và chất lượng tăng lên, máy in mực resin thường đắt hơn nhanh hơn máy in FDM với cùng một khối lượng in.

Công nghệ áp dụng trong máy in , tốc độ khi in và độ chi tiết của sản phẩm tạo ra cũng tạo nên sự khác biệt vể giá.

Ngoài bản thân máy in, việc bảo trì có thể tốn kém hơn đối với máy in mực Resin. Máy in nhựa LCD yêu cầu màn hình mới sau khoảng 2.000 giờ sử dụng, với giá của màn hình tùy thuộc vào kích thước. Mặt khác, mặc dù ít phổ biến hơn trong thị trường sở thích, máy in DLP cung cấp khoảng 20.000 giờ sử dụng. Trong khi đó, chi phí bảo trì của máy in FDM nói chung là không đáng kể, vì có rất nhiều bộ phận thay thế giá cả phải chăng.

Bây giờ đến câu hỏi quan trọng nhất: cái nào phù hợp với bạn?

Nói chung, nếu bạn đang muốn có một chiếc máy mà bạn có thể tùy chỉnh để in một chút mọi thứ, FDM phù hợp với bạn. Những máy này hoàn hảo để in nhiều loại đối tượng với chất lượng hợp lý, từ khung cấu trúc lớn đủ mạnh để chịu được tải nặng, đến các mô hình và phụ kiện chi tiết thấp nhỏ hơn.

Nhưng khi nói đến các mô hình nhỏ và các chi tiết ấn tượng – các bản in có độ trong suốt, độ bền hoặc tính linh hoạt của vật liệu, hoặc in đồ trang sức – in mực Resin có thể là lựa chọn tốt hơn. Mặc dù thời gian làm quen và đầu tư ban đầu có thể cao hơn một chút.