Wat is het verschil tussen SLA en DLP printing?

We hebben in deze artikelenreeks onze mond vol over 3D-printen alsof het altijd over een en dezelfde techniek gaat. Niets is minder waar. Er bestaan verschillende technieken voor 3D-printen. Daarom besteden we hier graag wat aandacht aan. Vaak horen we de termen SLA printing en DLP printing gebruiken, maar wat betekenen die termen nu? Tijd om er eens even bij stil te staan! 

Waar staan die letterwoorden voor?

SLA staat voor laser-based stereolithography en DLP staat voor digital light processing. Deze twee principes wijken feitelijk niet zoveel van elkaar af, maar zorgen elk wel voor een ander resultaat. Om het verschil tussen beide principes te kunnen begrijpen, is het een goed idee om deze twee manieren tot op het bot te ontleden. Zo kunnen we beter weten wat we van beiden kunnen verwachten. Zo kunnen we trouwens ook uit beide principes het beste halen en onze eigen resultaten verbeteren.

De oorsprong van de termen

Het woord “stereolithografie” komt van het Griekse woord “stereo”, wat solide betekent, en “(foto) lithografie”, wat schrijven met licht op een steen betekent. In 3D printing is dit precies wat stereolithografie doet: met behulp van licht vaste stoffen creëren. De SLA technologie maakt gebruik van licht om vloeibare hars laag per laag om te zetten in een vast voorwerp.

Per definitie zijn zowel het op laser gebaseerde SLA als DLP vormen van stereolithografie, maar het vormen van lagen met behulp van een laser kan volledig anders werken omdat er met een vlak beeld wordt gewerkt. Laten we eens bekijken wat dat precies inhoudt.

DLP en SLA op basis van laser

Bij zowel SLA en DLP wordt een vat fotoreactieve vloeibare hars selectief blootgesteld aan het licht om zeer dunne vaste lagen te vormen die opgestapeld worden tot er een voorwerp gevormd wordt.

Bij SLA gebruikt men twee motoren, de zogenaamde galvanometers, (een op de X-as en een op de Y-as). Deze richten snel een laserstraal over het afdrukgebied, waardoor het hars stolt. Dit proces deelt het ontwerp, laag voor laag, op in een reeks van punten en lijnen die aan de galvanometers worden doorgegeven als een reeks coördinaten.

Bij DLP wordt gebruik gemaakt van een digitaal projector scherm om een enkel beeld van elke laag tegelijk over het hele platform te projecteren. Omdat de projector een digitaal scherm is, is het beeld van elke laag samengesteld uit vierkante pixels, wat resulteert in een laag die gevormd wordt uit rechthoekige blokken die we voxels noemen.

Het feit dat deze twee processen gebruik maken van verschillende vormen, maakt dat ze op een numerieke manier moeilijk met elkaar vergeleken kunnen worden.

Het volume versus de snelheid bij SLA en DLP

De DLP techniek kan een hogere afdruksnelheid bereiken voor sommige onderdelen, omdat elke laag ineens wordt blootgesteld aan het licht in plaats van keer per keer met de laser wordt bewerkt.

Deze hogere afdruksnelheid geldt in twee gevallen: voor grote, volledig dichte prints, waar de print het grootste deel van het platform zal vullen. Zo wordt elke laag sneller dan wanneer er met een laser zou zijn gewerkt. Voor zeer kleine, fijn gedetailleerde afdrukken, wordt het mogelijk om projectorlenzen te verwisselen al naargelang het gebied waar de lagen worden opgebouwd. Zo kan er een kleine hoeveelheid licht gebruikt worden voor deze kleine lagen die sneller worden opgebouwd.

Hoewel het afdrukken van een volledig volume met DLP sneller verloopt, zijn er gevolgen voor de resolutie de afwerking van het oppervlak. Dit speelt zowel met grote onderdelen als met gehelen van vele kleinere, fijne gedetailleerde onderdelen.

Bij DLP hangt de resolutie af van de projector want die bepaalt hoeveel pixels of voxels er voorhanden zijn. Zo is full HD 1080 pixels.

De projector in een DLP 3D printer moet worden gericht op een bepaald beeldformaat om een bepaalde X-Y resolutie te verkrijgen. Wanneer kleine pixels gewenst zijn, beperkt dit de totale te bouwen oppervlakte omdat het hele beeld krimpt. Dat wil zeggen dat een gedetailleerde print op een DLP-printer alleen gebruik kan maken van een gedeelte van de totale te bouwen oppervlakte en grote modellen alleen afgedrukt kunnen worden in een grove resolutie.

De mogelijkheden DLP 3D-printers worden beperkt door de pixelgrootte. Een printer die een groot volume bouwt beschikt over een vaste hoeveelheid grote pixels, waardoor het onmogelijk wordt om kleine details te verkrijgen op 3D prints met een groot volume.

Het volume dat gebouwd wordt met een laser SLA printer is volledig onafhankelijk van de resolutie van de 3D print. Een 3D print kan dan elke grootte en elke resolutie aannemen binnen het gebied waar het voorwerp kan worden gebouwd.

Voxel en pixellijnen op het afgewerkt oppervlak

Wat is een voxel?

Een voxel geeft een waarde aan van een op een grid in een 3 dimensionele ruimte. Voxels hebben geen coördinaten zoals pixels in een bitmap maar eerder een bepaalde positie ten op zichten van andere voxels of volumecellen.

Voxels en DLP printing

Omdat geprinte voorwerpen uit verschillende lagen bestaan in 3D printing, zijn er vaak horizontale lijnen zichtbaar in 3D prints. Omdat DLP printen gebruik maakt van rechthoekige voxels, ziet u bij zulke prints ook verticale lijnen.

Omdat ze er rechthoekig uitzien, hebben voxels ook een effect op gebogen randen. Dit doet denken aan uw kindertijd wanneer u ronde vormen probeerde te bouwen met Legostenen. Om van die voxeleffecten af te komen is het nodig om uw voorwerp na te behandelen. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren door middel van schuurpapier.

Welke techniek kunt u nu het best gebruiken: SLA of DLP?

Voor welke techniek u uiteindelijk kiest, is afhankelijk welk effect u wilt bereiken. Door de verschillen en de voor- en nadelen op een rij te zetten, is het wel de bedoeling dat het voor u gemakkelijker geworden is om een gefundeerde keuze te maken. Alles heeft te maken met uw behoefte of liever die van uw klanten. Is het oppervlak belangrijk van het afgewerkte product? Gaat het over de grootte van het artikel of gaat het over net heel verfijnde details die belangrijk zijn voor bijvoorbeeld decoratieve doeleinden of juist heel minutieus paswerk?

DLP is een aanrader als u een stuk wilt printen dat zeer gedetailleerd is of juist meerdere stukken met minder details. SLA wordt vaak gekozen als u een grote hoeveelheid kleine onderdelen nodig heeft of juist grote stukken met veel details.

Besluit:

Het is moeilijk te zeggen welke techniek beter is. Alles is afhankelijk van wat er nodig is. Er bestaat dus niet zoiets als de perfecte techniek voor 3D printen. Iedere keer dat u een voorwerp ontwerpt, is het nodig om te bekijken welke printtechniek hiervoor nodig is. In de praktijk zou dit betekenen dat u meerdere 3D printers zou moeten aanschaffen om alles te kunnen vervaardigen waar u behoefte aan heeft of waar u aan denkt. Dit is in werkelijkheid niet voor iedereen weggelegd. Daarom is het ook belangrijk om weten dat u 3D modellen kunt ontwerpen met aangepaste software. U leest hier meer over in ons artikel dat helemaal gewijd is aan deze software. Wij zouden u de raad willen geven u te concentreren op uw model of uw uitvinding die u wilt printen door middel van de 3D techniek.

Enkele aandachtspunten:

Voordelen SLA: Technologie die al lang bestaat en dus meestal goedkoper, goed in meerdere projecten ineens uitprinten, tot 10 micron nauwkeurig, individuele lagen nauwelijks zichtbaar, er gaat weinig bouwmateriaal verloren.

SLA producenten: 3D Systems (iPro, ProJet), Formlabs (Form1+), DWS (DigitalWax), FSL3D (Pegasus Touch), D-MEC (Acculas), CMET (ATOMm), Shaanxi Hengtong (SPS-series), Shanghai Union Technology (RS-series)

Voordelen DLP: Getrapte lichtstraling, volledige laag ineens uitharden, print sneller dan SLA, grotere nauwkeurigheid dan SLA (betere afwerking).

DLP producenten: (EnvisionTec (Perfactory), B9Creations (B9Creator), Kudo3D (Titan 1), Kevvox (SP Series), Robotfactory (3DL printer), Trimaker, (T-Black), MiiCraft, Asiga (Freeform), Carima (Master+, Master EV), Prodways, Rapidshape

Het 3D printen kunt u ook uitbesteden aan gespecialiseerde bedrijven. Zo hoeft u niet na te denken over welke printer u hoeft te kopen. Dat kunt u overlaten aan deze specialisten. Zo hebt u alvast een zorg minder en toch altijd het beste resultaat dankzij de wonderlijke techniek van 3D printen!

Bron: Formlabs.com & www.kudo3d.com & commons.wikimedia.org