SLA, DLP, LCD, CLIP of FRP3D, wat is het verschil?

Written by Jasper Bouwmeester

15th January 2020

DLP | FRP3D | SLA

Wij krijgen vaak de vraag hoe onze FRP3D printtechniek zich verhoud tot stereolithografie (SLA), direct light processing (DLP), Liquid Crystal Display Printing (LCD) en continuous light Interface printing (CLIP) technieken. In dit artikel gaan we dieper in op de verschillende technieken.

De overeenkomsten

Niet verbazingwekkend natuurlijk, maar er zijn veel overeenkomsten tussen de verschillende technieken. Ten eerste gebruiken ze allemaal vloeibare polymeren als uitgangsmateriaal. Deze vloeibare ‘hars’ wordt uitgehard door licht van een bepaalde golflengte op het harsoppervlakte te schijnen. Het product wordt opgebouwd op een bouwplatform.

Omdat met vloeibare harsen gewerkt wordt is er altijd een schoonmaakstap nodig. Vaak wordt hiervoor een biologisch afbreekbaar oplosmiddel of isopropylalcohol gebruikt. Tenslotte worden de producten vaak nog nagehard in een UV of thermische oven om de uiteindelijke materiaaleigenschappen te behalen.

De verschillen

Maar er zijn natuurlijk ook duidelijke verschillen tussen de verschillende technieken. Deze zitten vooral in de belichtingsbron, printrichting en stapmethodiek.

Belichtingsbron

SLA werkt met een UV laser, vaak met een golflengte van 355 of 365 nm. De laserstraal wordt door een set spiegels (laser scanner, of galvanometer) op de juiste plek op het oppervlak gebracht. Vanwege de hoge intensiteit van de laser gaat de uitharding erg snel, in een fractie van een seconde is de hars hard. De laserstraal moet echter wel het hele productoppervlak aflopen, dus het printen van meerdere producten kost ook meer tijd.

DLP, FRP3D en CLIP maken gebruik van DLP projectoren. Deze projectoren sturen een compleet beeld naar het harsoppervlak, waardoor de hele projectie uithard. Deze projectoren gebruiken vaak iets minder diep UV licht, in de range 365 – 405 nm. Omdat de intensiteit van de projector lager ligt dan een laser, is de uitharding iets langzamer, vaak in de orde van één of enkele secondes.

Tenslotte LCD printers maken gebruik van een LCD scherm met UV LED’s die een beeld doorgeven.

SLA werkt met laser belichting, DLP, CLIP en FRP3D maken gebruik van DLP projectoren.

Printrichting

Er zijn twee mogelijke printrichtingen: top-down en bottom-up. SLA (meestal) en FRP3D maken gebruik van een top down methodiek. Hierbij is er een vat hars welke van de bovenkant belicht wordt. Het bouwplatform beweegt tijdens het printen omlaag en het product ‘groeit’ dus eigenlijk in het vloeistof reservoir.

Bottom-up werkt de andere kant op: de projector bevind zich onder een een transparant hars reservoir en het bouwplatform trekt het product omhoog uit het reservoir. Je kan het product bij een bottom-up printer zien groeien en als het product compleet is, dan hangt het boven het reservoir.

Een groot voordeel van de bottom-up methode is dat er slechts een geringe hoeveelheid hars nodig is en dat het heel eenvoudig is om de laagdikte en projectievlak te controleren. Een probleem is dat het product elke laag los moet komen van de transparante bodem. In de praktijk is dit een erg foutgevoelig onderdeel van het systeem. Vaak zit er een PDMS lossingslaag op een glasplaat, die erg gemakkelijk beschadigd. Een bottom-up systeem is mede hierom moeilijk op te schalen in afmetingen. Een top-down machine heeft deze nadelen niet en kan dus ook groter zijn. Wel is voor een grotere top-down printer een veel groter harsbad nodig en is het dus vaak niet mogelijk om even snel van harssysteem te wisselen.

Er zijn twee mogelijkheden top-down en bottom-up. De eerste is vooral voor grotere printers geschikt, waaronder SLA en FRP3D systemen. DLP, LCD en CLIP zijn bottom-up processen.

Stapmethodiek

Voor SLA, FRP3D, LCD en DLP printen wordt een 3D model ‘gesliced’ in plakjes van de gewenste printdikte, bijvoorbeeld 150 micrometer (μm). De slice geeft aan welke gebieden in deze laag uitgehard moeten worden en welke niet. In het geval van SLA wordt een pad berekend dat de laser moet afleggen om alle gebieden te bereiken en vormt dat de input voor de printer. In geval van DLP en FRP3D worden beelden geprojecteerd.

Sliced model voor het 3D printen

Een voorbeeld van een slice die in UV licht geprojecteerd wordt.

Het CLIP proces is een slimme ontwikkeling waarbij de projectoren videobeeld projecteren in plaats van discrete stappen. In dit proces is de snelheid van het product uit de vloeistof trekken gelijk aan de video die gespeeld wordt. De stapmethodiek zorgt ervoor dat CLIP het snelste proces is, met ongeveer 150 mm/uur printsnelheid (z-snelheid). DLP en FRP3D volgen met snelheden tussen de 10 en 50 mm/uur. SLA is significant langzamer en ook sterk afhankelijk van het aantal producten dat in de printer geladen wordt.

SLA, DLP, LCD en FRP3D kennen discrete stappen en CLIP is een continu printproces.

Toepassingen

Omdat alle drie de print technieken werken met vergelijkbare materialen, zijn er ook overlappende toepassingen. In het algemeen zijn kleine DLP printers met een hoge resolutie zeer geschikt voor het maken van bijvoorbeeld juwelen en tandprothesen. LCD printers zijn erg goedkoop en zijn erg geschikt voor hobbymatige toepassingen. CLIP is een proces dat toegepast wordt voor schoenzolen en sportequipment. SLA en FRP3D kunnen beide worden gebruikt voor grotere modellen, maquettes, prototypes, etc. Hierbij geeft SLA een iets gladdere afwerking, maar is ook vele malen duurder door de langzamere productie.

0 reacties

Een reactie versturen

Your email address will not be published. Required fields are marked *