Digital learning

Er du på udkig efter en 3D-printer med høj opløsning? “Opløsning” er en ofte diskuteret, men sjældent forstået værdi i en verden af 3D-print og Additive Manufacturing. Hvordan påvirker XY- og Z-opløsning kvaliteten af dine 3D-prints? Hvad er den mindste feature-størrelse, og hvilken lagtykkelse skal du vælge? I denne omfattende blog vil du lære, hvordan opløsningen på en 3D-printer påvirker dine 3D-prints, og hvordan den adskiller sig mellem SLA-, FDM- og DLP-printere.

Virksomhedernes kamp for resolution

Teknologi har været involveret i en opløsningskrig i årtier. Fjernsyn firedoblede for nylig antallet af pixels fra HD til 4K og vil snart gøre det igen med 8K. Mobiltelefoner, tablets og alt andet med en skærm vil sætte opløsningen øverst på specifikationsarket, forudsat at det er noget at prale med. Men det er ikke noget nyt. Der har været krige om opløsning, siden digital teknologi blev populær. Den grafiske industri var en af de første slagmarker.

De, der var med i 1980’erne og 1990’erne, vil huske, at Canon, Brother, HP, Epson og Lexmark (og andre) kæmpede om udskrivningshastighed og opløsning. Det, der startede med 100×100 dots per inch (DPI), eskalerede snart til 300×300, så 600×600 og til sidst til den nuværende industristandard på 1200×1200 DPI. Dengang var betydningen af disse værdier let at forstå; selv enhederne gav perfekt mening. Desværre bliver tingene mere komplicerede, når man tilføjer endnu en dimension til print.

Opløsningen til 3D-print

Detaljegraden i et print påvirkes af 3D-printerens opløsning i alle tre dimensioner.

I 3D-print og Additive Manufacturing er der tre dimensioner at tage hensyn til: de to plane 2D-dimensioner (X og Y) og Z-dimensionen, der muliggør 3D-print. Da de plane og Z-dimensionerne normalt styres gennem meget forskellige mekanismer, vil deres opløsninger være forskellige og skal behandles separat. Derfor er der stor forvirring om, hvad udtrykket “3D-printopløsning” betyder, og hvilket niveau af printkvalitet du kan forvente.

Sammenlign forskellige 3D-printprocesser og opløsninger

Formlabs’ SLA-3D-printere med høj opløsning har en høj Z-akseopløsning og en lav minimumsstørrelse på XY-planet, så de kan producere fine detaljer.

Hvad giver en 3D-printer sin høje opløsning? Det er der ikke noget enkelt svar på. Da 3D-printere producerer dele i 3 dimensioner, skal du overveje mindst to tal: den mindste funktionsstørrelse på XY-planet og Z-aksens opløsning (lagtykkelse eller laghøjde). Z-akseopløsningen er nem at bestemme og nævnes derfor ofte, selvom den har mindre at gøre med printkvalitet og overfladefinish. Den vigtigere XY-opløsning (minimum feature size) måles med mikroskopiske billeddannelsesteknikker og er derfor ikke altid med i databladene.

I praksis betyder det, at du skal vælge en 3D-printer, der klarer sig godt i begge kategorier (i alle 3 dimensioner).

SLA vs FDM 3D-printning

Meget har ændret sig, siden de første stationære 3D-printere blev tilgængelige for offentligheden. I dag konkurrerer stereolithografi (SLA) 3D-printere som Form 3 om de samme pladser på skrivebordet som FDM 3D-printere. En af de største fordele ved resinbaserede SLA 3D-printere i forhold til deres plastbaserede kolleger er printkvaliteten: SLA 3D-printere producerer betydeligt glattere og mere detaljerede print. Selvom der også opnås betydeligt tyndere lagtykkelser med SLA-printere, ligger årsagen til den forbedrede printkvalitet i deres meget højere XY-opløsning.

SLA-3D-printere (til højre) har en højere opløsning og kan producere betydeligt glattere og mere detaljerede print end FDM-3D-printere (til venstre).

I modsætning til FDM 3D-printere er minimumsstørrelsen i XY-planet på SLA 3D-printere ikke begrænset af flowdynamikken i smeltet plast, men af optik og radikal polymerisationskinetik. Selvom matematikken er kompliceret (og uden for rammerne af denne blog), kan det koges ned til dette: Elementer på SLA-printere kan være omtrent lige så små som diameteren på deres laserpletter. Og laserpletter kan være meget små, især sammenlignet med dysedimensionerne på ekstruderne i FDM-printere.

Laser SLA vs DLP 3D-printere

Resin 3D-printere som SLA, LFS og DLP-teknologier tilbyder de højeste opløsninger af alle 3D-printprocesser, der er tilgængelige som desktop. De grundlæggende enheder i disse processer er forskellige former, hvilket gør det vanskeligt at sammenligne forskellige maskiner baseret på numeriske specifikationer alene.

DLP-3D-printere har en fast matrix af pixels i forhold til byggeområdet. Laserbaserede SLA- og LFS-3D-printere kan derimod rette laserstrålen mod enhver XY-koordinat. Det betyder, at forudsat at optikken er af høj kvalitet, kan laserbaserede maskiner gengive overfladen på et emne mere nøjagtigt. Selv hvis laserpunktet er større end DLP-pixelstørrelsen.

Uanset hvilken resin 3D-printproces du vælger, bør professionelle resin 3D-printere kunne fange de fineste detaljer i dine kreationer, fra fotorealistiske modeller til indviklede smykker.

I SLA og LFS 3D-print (til venstre) er laglinjerne næsten usynlige. Det reducerer overfladeruheden, hvilket i sidste ende fører til glatte overflader og, for transparente materialer, mere transparente dele. DLP-3D-printere gengiver billeder ved hjælp af rektangulære voxels, hvilket giver en effekt af lodrette voxellinjer (højre).