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A estereolitografia tem sido a tecnologia de impressão 3D baseada em resina que outline há quatro décadas, mas nos últimos anos, um conjunto de novas abordagens de motores leves ultrapassou em muito o modelo de traços de laser em uma cuba que Chuck Hull patenteou em 1984. Três sistemas – PSLA 270 da 3D Programs, Série Formulário 4 da Formlabse Lumia X1 da Axtra3D – ilustrar o rumo da impressão 3D de fotopolímero e por que a antiga distinção SLA/DLP não captura mais a imagem completa.
A linha de base do SLA e DLP
No SLA clássico, um laser UV traça a seção transversal de cada camada ponto a ponto ao longo da superfície da resina, endurecendo o materials ao longo de um caminho de cada vez. Isso resulta em precisão muito alta, excelente qualidade de superfície e grandes volumes de construção, mas como o laser deve rastrear cada recurso individualmente, o rendimento é pouco dimensionado com a complexidade da peça ou a densidade de construção.
A estereolitografia DLP resolveu o problema da velocidade substituindo o laser por um projetor que exibe uma camada inteira de uma vez como uma imagem de pixel. Essa exposição simultânea significa que o tempo da camada é amplamente independente da área da seção transversal, tornando o DLP substancialmente mais rápido que o SLA a laser. A desvantagem é a resolução e a qualidade da superfície: a grade de pixels de um projetor DLP produz bordas mais duras e superfícies mais bloqueadas em resoluções mais baixas, e a orientação de construção invertida (impressão de cabeça para baixo contra uma membrana transparente) introduz forças de descascamento que podem distorcer ou danificar seções transversais mais volumosas.
Os sistemas baseados em LCD (muitas vezes chamados de mSLA em contextos de consumo) operam com um princípio semelhante ao DLP – mascarando a luz de fundo com uma tela de cristal líquido – mas usam {hardware} mais barato ao custo de menor potência óptica, vida útil mais curta da tela e distribuição de luz menos uniforme.
Entre nos Sistemas 3D PSLA 270
Sentindo a pressão do aumento da concorrência, a 3D Programs deu um passo significativo para se afastar do SLA tradicional introduzindo a tecnologia PSLA. Ao contrário da maioria das impressoras 3D de resina que projetam de baixo, a PSLA 270 projeta de cima para baixo, construindo peças na orientação SLA convencional – a plataforma desce para um tanque de resina, sem descascar a membrana. O SLA baseado em projetor Twin HD oferece tempos de cura de camada até 5x mais rápidos em comparação com a tecnologia baseada em laser, com projetores de 7 watts proporcionando sucesso de primeiro artigo com resolução de pixel de 90 µm. Como ele mantém a geometria de cuba aberta de cima para baixo do SLA clássico, em vez da geometria de membrana invertida do DLP/LCD, não há contato nem distorção baseada na gravidade – o resultado closing é precisão, consistência e qualidade da peça, independentemente da geometria, com uma fração da estrutura de suporte exigida por outras soluções.
O sistema resolve o problema de bordas de pixels comum aos sistemas de projeção por meio de processamento de imagem proprietário: o software program da 3D Programs ajusta automaticamente as bordas dos pixels usando técnicas de escala de cinza, resultando em peças plásticas de alta qualidade, de nível de produção, com excelente qualidade de superfície. O PSLA 270 também usa o portfólio de materiais Determine 4 da 3D Programs, dando-lhe acesso a resinas rígidas, flexíveis, de alta temperatura, retardantes de chama e biocompatíveis – a mesma biblioteca usada na plataforma de produção Determine 4 da empresa.
Resumindo, o PSLA 270 é uma máquina com velocidade DLP com geometria SLA clássica: ela descarta o laser sem adotar a arquitetura de membrana invertida que limita a maioria dos sistemas baseados em projetores a seções transversais maiores.
Formlabs Type 4, o super-herói mascarado
A série Type 4 da Formlabs mudou o jogo de uma maneira diferente. A Type 4 não é uma impressora SLA ou LCD tradicional – é uma nova categoria de impressora SLA mascarada (mSLA) com um mecanismo de impressão Low Drive Show inventado pela Formlabs. O sistema é invertido e cresce a partir de um tanque de resina com fundo de membrana. Mas a Formlabs reformulou substancialmente a mecânica de descascamento que torna esta geometria problemática em escala.
No centro do mecanismo de impressão LFD está a Unidade de Luz de Fundo, uma fonte de luz de altíssima potência que usa 60 LEDs, resfriamento integrado e lentes de colimação, com uma intensidade de potência óptica de 16 mW/cm². A partir daqui, a luz passa pela unidade de processamento de luz, onde é moldada para combinar com a camada impressa usando uma série de polarizadores, revestimentos ópticos e um show de cristal líquido personalizado. O tamanho de pixel de 50 µm do LCD de alta resolução e o anti-aliasing pré-ajustado oferecem detalhes nítidos, acabamentos de superfície suaves e tolerâncias precisas.
A principal conquista da engenharia está no sistema de liberação. As forças de descascamento são minimizadas usando uma nova textura de liberação e um tanque de resina de filme flexível redesenhado. A Launch Texture é um filme óptico microtexturizado patenteado que introduz fluxo de ar para evitar que o tanque de resina seja aspirado para o LPU. O resultado é que a Type 4 atinge a velocidade de um sistema mascarado, ao mesmo tempo que reduz substancialmente as falhas de impressão, os requisitos de suporte e a distorção de peças que normalmente acompanham a impressão LCD invertida. A maioria das impressões, usando uma altura de impressão de 53 mm no percentil 80 e uma altura de camada de 100 mícrons, pode ser concluída em menos de 2 horas.
O Type 4 está posicionado principalmente nos mercados profissionais de prototipagem, odontologia e engenharia – e não na produção industrial de grande formato. A Type 4L dimensiona o mesmo mecanismo para um quantity de construção de 353 × 196 × 350 mm usando 145 LEDs e imprime de 2 a 4x mais rápido que sua antecessora, a Type 3L.
A lógica aproveita a projeção DLP para bordas pixeladas rápidas, mas suaves, e um laser para precisão. O gerador de imagem cobre a maior parte da seção transversal – “eclosão de flash” – permitindo a velocidade do DLP, enquanto o laser cria os contornos das bordas para melhor qualidade e precisão da superfície com resolução de 50 mícrons. As duas fontes de luz compartilham o mesmo comprimento de onda e plano focal, de modo que curam cooperativamente em uma única passagem, em vez de sequencialmente.
Axtra3D combina HPS com sua tecnologia TruLayer, que usa vários sensores abaixo da membrana da impressora para garantir o rápido desprendimento da camada de impressão do recipiente, minimizando pausas entre as camadas e acelerando o processo de impressão. A combinação visa a produção contínua e de alto rendimento de peças que precisam de velocidade e acabamento superficial – aplicações onde o DLP convencional sacrificaria um pelo outro. A empresa foi fundada em 2021 pelo veterano da AM Gianni Zitelli (um dos cofundadores da Nexa3D) e Praveen Tummala, que anteriormente atuou como Diretor de Tecnologia na XponentialWorks, e está sediada em Charlotte, Carolina do Norte, com P&D em Vicenza, Itália.
Como os três se comparam
Todos os três sistemas abordam o mesmo problema central – a compensação entre velocidade e qualidade do SLA do laser – mas em direções de engenharia diferentes. O PSLA 270 mantém a geometria de cuba aberta e de cima para baixo do SLA clássico e substitui o laser por projetores duplos, aumentando assim a velocidade e evitando distorções relacionadas à membrana. A Type 4 mantém a geometria de membrana invertida do mSLA/LCD, mas reconstrói os sistemas ópticos e de casca do zero para eliminar as perdas de confiabilidade e qualidade que a impressão por membrana normalmente causa. O HPS da Axtra3D rejeita totalmente a escolha ou/ou e executa um projetor e um laser simultaneamente, usando cada fonte para o que ela faz de melhor em uma única camada.
Em comparação com o SLA tradicional, todos os três são mais rápidos. Em comparação com o DLP tradicional, todos os três oferecem melhor qualidade de superfície e definição de arestas. O PSLA 270 é dimensionado para produção industrial de médio porte, o Type 4 visa prototipagem profissional por meio de produção leve e o Lumia X1 se posiciona para produção de alto rendimento de peças complexas onde nem a velocidade DLP pura nem a qualidade SLA pura são suficientes por si só.
