ما هي طابعة ثلاثية الأبعاد معالجة الضوء? دليل كامل للمبتدئين & إيجابيات

إذا كنت قد تساءلت يومًا عن كيفية معقد النماذج ثلاثية الأبعاد - مثل المجوهرات التفصيلية, تيجان الأسنان المخصصة, أو النماذج الأولية الدقيقة - يتم صنعها, الفرص هيطابعة ثلاثية الأبعاد المعالجة هو وراء هذه العملية. على عكس الطابعات ثلاثية الأبعاد القائمة على الخيوط (FDM), تستخدم نماذج تعديل الضوء الضوء لتحويل الراتنجات السائلة إلى صلبة, كائنات عالية الدقة. سواء كنت هواة, صاحب عمل صغير, أو محترف في مجالات مثل طب الأسنان أو التصميم, سيؤدي هذا الدليل إلى تحطيم كل ما تحتاج لمعرفته حول الطابعات ثلاثية الأبعاد المعالجة بالضوء.

1. التعريف الأساسي: ما هي بالضبط طابعة ثلاثية الأبعاد المعالجة?

أطابعة ثلاثية الأبعاد المعالجة هو جهاز تصنيع يستخدم مصدر ضوء مركّز (مثل ليزر الأشعة فوق البنفسجية, جهاز العرض الرقمي, أو شاشة LCD) إلى "العلاج" (هاردن) طبقة راتنج البوليمر الضوئي السائل من الطبقة. كل رابطة طبقة معالجة إلى واحدة قبلها, بناء تدريجيا كائن ثلاثي الأبعاد كامل.

الفرق الرئيسي من تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد الأخرى (مثل FDM, الذي يذوب الشعيرة البلاستيكية) هو اعتمادها علىالبلمرة الضوئية- تفاعل كيميائي ناتج عن الضوء الذي يحول الراتنج السائل إلى صلبة, مادة متينة. تسمح هذه العملية بتفاصيل دقيقة للغاية, جعل طابعات المعالجة الخفيفة مثالية للمشاريع التي تهم الدقة أكثر.

2. المبدأ الفني: كيف تعمل الطابعات ثلاثية الأبعاد المعالجة بالضوء

في قلب كل طابعة ثلاثية الأبعاد المعالجة بالضوءعملية علاج طبقة تلو الأخرى. إليك تفاصيل خطوة بخطوة لكيفية عملها عادة:

1. إعداد الراتنج: تمتلئ خزان راتنج الطابعة براتنج البوليمر الضوئي السائل (صياغة لتصلب عند تعرضها لأطوال موجية ضوئية محددة, عادة الأشعة فوق البنفسجية).
2. تصميم الطبقة: النموذج ثلاثي الأبعاد (تم حفظه كملف STL) يتم شرائحها إلى مئات أو آلاف الطبقات الرقيقة حسب البرنامج - كل طبقة تشبه "شريحة" ثنائية الأبعاد من الكائن النهائي, في كثير من الأحيان رقيقة مثل 0.02 مم.
3. التعرض للضوء: مصدر ضوء الطابعة (الليزر, جهاز العرض, أو شاشة LCD) يضيء على سطح الراتنج, علاج المنطقة المقابلة للطبقة الحالية فقط. هذا يحول الراتنج السائل في تلك المنطقة إلى صلبة.
4. تكديس الطبقة: بعد علاج طبقة واحدة, لوحة بناء الطابعة (الذي يحمل الكائن المتنامي) يتحرك قليلا (ل SLA) أو يتحرك خزان الراتنج لأسفل (لشاشة LCD/DLP). هذا يكشف طبقة جديدة من الراتنج السائل للعلاج التالي.
5. ما بعد المعالجة: بمجرد اكتمال الطباعة, تتم إزالة الكائن من خزان الراتنج, شطف مع كحول الأيزوبروبيل (لإزالة الراتنج الزائد), وأحيانًا يتم علاجها مرة أخرى بمصباح للأشعة فوق البنفسجية لتقوية المادة.

3. أنواع شائعة من الطابعات ثلاثية الأبعاد المعالجة بالضوء: مقارنة مفصلة

ليست كل الطابعات ثلاثية الأبعاد المعالجة بالضوء هي نفسها-فهي تختلف باختلاف مصدر الضوء, سرعة, دقة, والتكلفة. فيما يلي جدول جنبًا إلى جنب يقارن بين الأنواع الثلاثة الأكثر شعبية:

مثال استخدام حالات النوع:

• SLA: يستخدم مختبر الأسنان طابعة SLA (مثل شكل formlabs 4) لإنشاء قوالب محاذاة أسنان مخصصة بدقة 0.05 ملم - حرجة لضمان ملاءمة مثالية للمرضى.
• DLP: يستخدم مصمم المجوهرات طابعة DLP لإنتاجها 10 نماذج حلقة صغيرة في 2 ساعات (أسرع من SLA), ثم يستخدم هذه النماذج الأولية لصنع القوالب المعدنية.
• شاشة LCD: يستخدم الهواة طابعة LCD للميزانية (مثل ايليو المريخ 4) لطباعة قطع دروع تأثيري مفصلة عن تحت $300, تحقيق نتائج سلسة للاستخدام غير المهني.

4. إيجابيات وسلبيات الطباعة ثلاثية الأبعاد المعالجة بالضوء

تقنية تعديل الضوء لديها نقاط قوة واضحة, لكنه يأتي أيضًا مع مقايضات. سيساعدك فهم هذه على تحديد ما إذا كان هذا هو الخيار الصحيح لاحتياجاتك.

المزايا الرئيسية:

• دقة استثنائية: ينتج نماذج ذات تفاصيل دقيقة (وصولاً إلى 0.01mm) لا يمكن أن تتطابق طابعات FDM - مثالية لتصميمات معقدة مثل المجوهرات أو أجزاء الأسنان.
• الانتهاء من السطح الأملس: الراتنج المعالج يخلق لامعة, سطح أملس, تقليل الحاجة إلى معالجة ما بعد المعالجة (الصنفرة أو الرسم) بالمقارنة مع مطبوعات FDM.
• مثالي للأشياء الصغيرة: يعمل بشكل أفضل للأجزاء الصغيرة إلى المتوسطة الحجم (تحتوي معظم نماذج المستهلك على أحجام بناء تحت 200 × 200x200mm), جعلها رائعة للنماذج الأولية أو الملحقات المخصصة.

العيوب الرئيسية:

• تكاليف أعلى: يمكن أن تكلف طابعات SLA المحترفة 2000 - 10000 دولار+, والراتنج أغلى من خيوط FDM (عادة 30 - 80 دولارًا للتر).
• طباعة أبطأ: طابعات SLA, بخاصة, بطيئة - طباعة نموذج أولي صغير (على سبيل المثال, مكعب 5 سم) يمكن أن يستغرق 2-4 ساعات, مقارنة ب 30 دقائق - 1 ساعة مع FDM.
• متطلبات معالجة الراتنج: الراتنج السائل سام إذا تم تناوله أو لمسه بدون قفازات, ويتطلب التخلص المناسب (لا يمكن سكب المصارف). ما بعد المعالجة يحتاج أيضا إلى كحول الأيزوبروبيل, إضافة خطوات إضافية.

5. التطبيقات العملية: حيث تتألق الطابعات ثلاثية الأبعاد المعالجة بالضوء

يتم استخدام تقنية تعديل الضوء عبر الصناعات لدقتها. فيما يلي الاستخدامات الحقيقية الأكثر شيوعًا:

1. طب الأسنان: تعتمد مختبرات الأسنان على طابعات المعالجة الخفيفة لإنشاء التيجان, الجسور, قوالب المحاذاة, والأدلة الجراحية. على سبيل المثال, قد تستخدم العيادة طابعة SLA لصنع قالب محاذاة مخصص في 3 ساعات, قطع الوقت الذي ينتظر فيه المرضى للعلاج.
2. تصميم المجوهرات: يستخدم صانعو المجوهرات طابعات DLP أو SLA لإنشاء نماذج راتنج شبيهة بالشمع, التي يتم استخدامها بعد ذلك في صب الشمع المفقود لصنع المجوهرات المعدنية. هذا يسمح بتصميمات معقدة (مثل المعلقات المعقدة) سيكون من الصعب نحت باليد.
3. النماذج الأولية للمنتج: يستخدم المهندسون والمصممون طابعات معالجة الضوء لاختبار النماذج الأولية الصغيرة-E.G., قد تقوم شركة التكنولوجيا بطباعة أ 1:1 نموذج لحالة الهاتف للتحقق من الملاءمة والتصميم قبل الإنتاج الضخم.
4. الفن والتماثيل: يستخدم الفنانون والهواة طابعات LCD لإنشاء تماثيل مفصلة, المنمنمات (لألعاب الطاولة مثل د&د), أو قطع فنية مخصصة. على سبيل المثال, قد يقوم النحات بطباعة تمثال طوله 10 سم مع ميزات الوجه الرائعة في 2 ساعات.
5. التصنيع الصناعي: نماذج راقية (مثل نموذج formlabs 3+) تستخدم في صناعات مثل الفضاء أو السيارات لطباعة صغيرة, أجزاء عالية الأداء (على سبيل المثال, أقواس خفيفة الوزن أو علب المستشعر) يجب أن تكون قوية ودقيقة على حد سواء.

6. دليل الشراء: كيفية اختيار طابعة ثلاثية الأبعاد المناسبة للضوء

عند التسوق للحصول على طابعة ثلاثية الأبعاد خفيفة, التركيز على هذه 5 العوامل الرئيسية لتتناسب مع احتياجاتك وميزانيتك:

1. حدد حالة الاستخدام الخاصة بك

• الهواة: اختر طابعة LCD (على سبيل المثال, المريخ الأناقة 4, anycubic photon mono m5s) لأقل من 500 دولار - عظيمة للنماذج الصغيرة وأجزاء تأثيري.
• الأعمال الصغيرة: طابعة DLP أو SLA متوسطة المدى (على سبيل المثال, شكل formlabs 3+, Popopoly Phenom Noir) ($2,000- 5000 دولار) يعمل للنماذج الأولية أو المجوهرات.
• المهنية/الأسنان: استثمر في طابعة SLA الراقية (على سبيل المثال, 3D Systems Projet MJP 2500) ($10,000+) للحصول على أقصى دقة وموثوقية.

2. تحقق من حجم البناء

حجم البناء (الحد الأقصى لحجم الكائن الذي يمكنك طباعته) يختلف:

• المستهلك LCD/DLP: 150x150x200mm (جيد للأجزاء الصغيرة).
• SLA المهنية: 250x250x300mm (يناسب نماذج أولية أكبر أو أجزاء صغيرة متعددة).

3. تحديد أولويات القرار

دقة (غالبًا ما يتم قياسها بالبكسلات xy أو ارتفاع الطبقة) يحدد التفاصيل:

• للحصول على تفاصيل دقيقة (طب الأسنان, مجوهرات): اختر ارتفاع الطبقة 0.01–0.05 مم ودقة xy 30-50 ميكرون.
• للنماذج الأساسية (الهواة): ارتفاع الطبقة 0.05-0.1mm كافية.

4. النظر في توافق المواد

لا تعمل جميع الراتنجات مع جميع الطابعات:

• الراتنج القياسي: للاستخدام العام (النماذج الأولية, التماثيل).
• راتنج الأسنان: متوافق حيويا (لأجزاء الأسنان).
• راتنج صعب: قوة عالية (للأجزاء الوظيفية).
  تأكد من أن الطابعة تدعم نوع الراتنج الذي تحتاجه.

5. حدد الميزانية

• مستوى الدخول (شاشة LCD): $200- 500 دولار.
• متوسط ​​المدى (DLP/SLA): $1,000- 5000 دولار.
• احترافي (SLA الراقية): $5,000- 20،000 دولار+.
  لا تنسى أن تعامل في تكاليف الراتنج ($30- 80 دولار/لتر) ولوازم ما بعد المعالجة (كحول الأيزوبروبيل, قفازات).

منظور Yigu Technology حول الطباعة ثلاثية الأبعاد المعالجة بالضوء

في Yigu Technology, نعتقد أن الطباعة ثلاثية الأبعاد المعالجة بالضوء هي مغير للألعاب للصناعات التي تركز على الدقة-وخاصة طب الأسنان, مجوهرات, وتصميم المنتج. قدرتها على تحويل التصميمات الرقمية المعقدة إلى ملموسة, كائنات عالية الاستخدام تسد الفجوة بين الإبداع والإنتاج. للمستخدمين الجدد في التكنولوجيا, نوصي بالبدء في طابعات LCD للمبتدئين لاختبار حالات الاستخدام قبل التوسع; للمهنيين, يضمن الاستثمار في أنظمة SLA أو DLP جودة ثابتة لعمل العميل. عندما تصبح مواد الراتنج أكثر بأسعار معقولة والطابعات أسرع, نتوقع أن تصبح تقنية المعالجة الخفيفة أكثر سهولة, فتح إمكانيات جديدة للشركات الصغيرة والمبدعين.

التعليمات: أسئلة شائعة حول الطابعات ثلاثية الأبعاد المعالجة بالضوء

1. هل راتنجات خفيفة آمنة للاستخدام?

راتنجات المعالجة الخفيفة غير سامة بمجرد علاجها بالكامل, لكن الراتنج السائل يمكن أن يهيج الجلد أو العيون. ارتد دائمًا قفازات النتريل ونظارات السلامة عند التعامل مع الراتنج السائل, العمل في منطقة جيدة التهوية, ولن أبتلعها أبدًا. شطف الأجزاء المعالجة بدقة مع كحول الأيزوبروبيل قبل الاستخدام.

2. كم من الوقت يستغرق طباعة كائن مع طابعة ثلاثية الأبعاد معالجة الضوء?

يعتمد وقت الطباعة على ارتفاع الكائن, سمك الطبقة, ونوع الطابعة. قد يستغرق طراز صغير طوله 5 سم مع طبقات 0.05 مم 2-4 ساعات (SLA) أو 1-2 ساعات (LCD/DLP). يمكن أن تستغرق كائنات أكبر أو أكثر تفصيلاً 8-12 ساعة أو أكثر.

3. يمكن رسم المطبوعات ثلاثية الأبعاد المعالجة بالضوء أو رملها?

نعم! الراتنج المعالج له سطح أملس يقبل الطلاء جيدًا (استخدم دهانات الأكريليك أو المينا). لإنهاء أكثر سلاسة, يمكنك الرمل المطبوعات مع ورق الصنفرة الرفيعة (400-1000 الحصباء) قبل الرسم. فقط تأكد من تنظيف الطباعة مع الكحول أولاً لإزالة أي بقايا.