FDM czy DLP – jak wykorzystać zalety procesów technologicznych?

1. Ogólna charakterystyka

W dzisiejszym wpisie omówimy różnice pomiędzy dwoma najbardziej popularnymi technologiami druku 3D: FDM i DLP.

FDM (fused deposition modeling)

FDM to najpopularniejsza i najtańsza technologia druku 3D. Metoda ta polega na wytłaczaniu przetopionego filamentu warstwa po warstwie w celu utworzenia kompletnych modeli. FDM to skrót od Fused Deposition Modeling.  Fused Deposition Modeling (FDM) był do niedawna terminem chronionym dlatego często jest używana również nazwa Fused Filament Fabrication (FFF), która oznacza ten sam typ drukarek oraz procesu druku. Podczas drukowania filament z tworzywa sztucznego przechodzi przez gorącą dyszę, gdzie tworzywo staje się na tyle plastyczne, że można je precyzyjnie wytłoczyć za pomocą głowicy drukującej.

Rysunek 1. Proces drukowania na drukarce FDM

DLP (digital light processing)

Kolejna technologia druku 3D jaką jest DLP polega na utwardzaniu materiałów światłoczułych (utwardzanych fotopolimerów) za pomocą światła projektora. W bardzo podobnej technice, jaką jest SLA (Stereolitografia), materiały są utwardzane za pomocą lasera. Różnica polega na tym, że SLA utwardza ​​żywicę jeden punkt na raz, podczas gdy DLP utwardza ​​żywicę całą warstwę jednocześnie. W ten sposób DLP tworzy modele, łącząc ze sobą kolejne warstwy. W tej technologii mamy do czynienia z innym materiałem, niż w przypadku FDM – z żywicami.

Rysunek 2. Proces drukowania na drukarce DLP

2. Jakie są różnice?

Jakość wykończenia

Wyniki drukowania DLP plasują się gdzieś pomiędzy SLA a FDM. Modele DLP są gładsze i mają zwykle lepszą integralność izotropową niż modele FDM, i są bardzo zbliżone do gładkości oraz drobiazgowej szczegółowości wyników modeli SLA. Drukowanie DLP zależy od rozdzielczości ekranu projektora, co oznacza, że ​​działa lepiej z mniejszymi modelami niż dużymi.

Czynniki wpływające na jakość wydruku w metodzie FDM to rozmiar dyszy i precyzja ruchów ekstrudera (oś X / Y). Na precyzję i gładkość drukowanych modeli wpływają również inne czynniki. Ponieważ siła wiązania między warstwami jest mniejsza, niż w przypadku druku DLP, a ciężar górnych warstw może ściskać warstwy poniżej, może wystąpić szereg problemów z drukowaniem (np. wypaczanie, przesuwanie warstw, kurczenie się dolnych części). To zagraża precyzji i gładkości powierzchni.

Druk 3D FDM / FFF jest ograniczony rozmiarem dyszy. Druk 3D DLP jest ograniczony gęstością pikseli źródła światła (projektora). Jednak za pomocą drukarki DLP można stworzyć wydruki o znacznie wyższej rozdzielczości.

Rysunek 3. Jakość wykończenia na drukarce FDM i SLA/DLP

Wytrzymałość części a filament

Metodą DLP uzyskamy części, które są bardziej delikatne, niż te stworzone za pomocą druku FDM/FFF. Jednak jest to bardzo zależne od tego jaki materiał zostanie zastosowany. W przypadku wydruków FDM istnieje bardzo szeroki wybór filamentów.

Drukarki FDM zwykle wykorzystują filamenty takie, jak PLA, PETG czy ABS. Większość drukarek FDM może drukować również z PVA, TPU i domieszkowanych PLA (zmieszane z metalami, włóknem węglowym itp.). Filamenty są też dostępne w różnych kolorach.

Do drukarek DLP jest bardziej ograniczony wybór materiałów. Dość często nie można ich wymieniać między drukarkami różnych producentów. Wybór kolorów jest również ograniczony. Jednak na rynku są dostępne trwałe i wyspecjalizowane materiały takie, jak  żywice dentystyczne, żaroodporne czy elastyczne do zastosowań przemysłowych.

Koszt

Na rynku jest oferowany szeroki wybór drukarek FDM na każdą kieszeń, których ceny zaczynają się już od kilkuset złotych. Szpule filamentu zaczynają się od około 60 złotych za kilogram. Te czynniki sprawiły, że zakup drukarki stał się możliwy dla wielu osób, które chcą drukować w domu. Jednak drukowanie FDM wymaga zwykle przetwarzania końcowego (postprocessing), aby naprawić niedoskonałości. Mimo to, ze względu na przystępną cenę i stosunkowo łatwą obsługę, druk FDM pozostaje najpopularniejszą formą druku 3D wśród konsumentów.

Drukarki DLP są już w porównaniu z FDM znacznie droższe, a ceny zaczynają się od około tysiąca złotych. To samo dotyczy żywic, których koszt jest odpowiednio wyższy niż w przypadku szpul filamentu.

3. Zastosowanie drukarek FDM a DLP

Pierwszym pytaniem przed wyborem metody drukowania jest czy zależy nam na wysokiej precyzji i gładkim wykończeniu i jaki możemy przeznaczyć na to budżet. Jeśli możemy sobie pozwolić na droższą maszynę, a chcemy uzyskać lepsze jakościowo wydruki, drukarka DLP będzie świetnym wyborem. Jeśli koszty muszą być ograniczone, polecany jest wybór drukarki FDM.

Druk FDM nadaje się do:

  • Tworzenia szybkich prototypów
  • Budowania tanich modeli
  • Użytku hobbystycznego

 

Druk DLP nadaje się do:

  • Tworzenia skomplikowanych detali o bardzo gładkiej powierzchni
  • Tworzenia form do odlewania w celu ułatwienia produkcji masowej (np. producenci biżuterii lub zabawek)