SLA と DLP 3D 印刷技術を比較すると、技術的な違いは何ですか?

初心者は、3D プリンターの最終的なパフォーマンスに関して SLA と DLP のどちらが優れているかについて議論することがありますが、SLA (ステレオリソグラフィー) と DLP (デジタル光処理) の技術的アプローチには大きな違いがあり、したがって最終製品も異なります。 SLA 成形は、主に点から線へ、線から面へと段階的に成形するプロセスです。SLA とは異なり、DLP 技術は主に DLP 投影を使用します。投影プロセス中、表面全体のレーザーが 3D 印刷材料の表面に焦点を合わせます。
ビジネスのパフォーマンスが重要になる場合、最高の解像度と最も滑らかな最終製品表面を備えた、最も高速で正確な 3D プリンターを見つけるには、細部にまで注意を払うことが重要です。なぜ？後処理は 3D プリントの隠された秘密です。3D プリントされた部品の時間と費用を節約したい人は誰もいませんが、プリントが完了したら、多くの洗浄、研磨、磨き作業を行う必要があります。

SLA と DLP - 簡単な分析
SLA と DLP の技術的な概念は単純です。光源を使用してフォトポリマーまたは樹脂の容器を照らし、材料を固めてデジタル設計ファイルの最終オブジェクトにします。 SLA の光源はレーザーです。 DLP は高解像度プロジェクターから生まれました。分析を簡素化することで、両方のテクノロジーの長所と短所を簡単に導き出すことができます。 SLA はレーザー光線を使用して樹脂容器に部品のイメージを描画します。リソグラフィーは「書き込む」という意味です。次に内部構造を描画しますが、実際の順序は必ずしもその通りではありません。液体は線ごとに、層ごとに最終部品に固化されます。

表面処理は後処理の重要な部分ですが、精度も非常に重要です。部品は同じデジタルモデルですが、EnvisionTEC DLP 部品の精度は 96.3% であるのに対し、SLA は 68.0% にすぎません。
SLA はレーザーを使用して樹脂上に部品を描画するため、非常に時間がかかります。 DLPは線を1本ずつ描く必要がなく、1回の照射で大量の樹脂を硬化させることができるため、処理速度が速くなります。

プリンターがどれだけ高速であっても、SLA は時間のかかる技術です。細いペンで紙の上に絵を描き、最初に形の輪郭を描き、次にページごとにペンで真ん中を色付けしていく様子を想像してください。このプロセスには長い時間がかかりますが、理論的には、エッジが細かくしっかりと硬化した製品が得られます。一方、通常の DLP では、通常、高解像度プロジェクターを使用して、各ページにスタンプを押すのに近い方法で、ポリマー上にコンテンツの全層を投影します。

しかし、プロジェクターは樹脂内で 3 次元ピクセル、つまりボクセルとして作成されたピクセルで光を投影するため、このピクセル化されたブロック状がエッジの滑らかさに影響を与えることは否定できません。 SLA と DLP の簡単な比較は以上です。しかし、それだけでしょうか?特に世界中で提出された特許出願を見ると、そうではありません。さらに、3D プリントのプロセス技術には経験が非常に重要です。

想像してみてください。DLP が、シャープでピクセル化されたエッジを柔らかくする方法を見つけ出せたらどうなるでしょうか?最高の SLA よりも優れているでしょうか?

高度な DLP 技術は、通常の DLP 技術の問題を解決し、高速で正確かつ滑らかな表面処理を実現します。

高度なDLPにより表面処理の品質と速度が向上
積層造形の先駆者である EnvisionTEC の経験豊富な 3D プリントエンジニアは、10 年以上前にこれらの問題を解決しました。その結果、同社は、ミクロン単位の精度と、後処理をほとんど必要としない滑らかな表面を備えた高精度 DLP 製品の提供において業界をリードできるようになりました。そのため、高精度で滑らかな有機的な形状が求められる補聴器や歯科などの業界では、大規模なカスタマイズ生産に EnvisionTEC 3D プリンターが好んで使用されています。現在、世界中で製造される補聴器の 10 台中 6 台は EnvisionTEC プリンター製であり、歯科医、矯正歯科医、歯科技工所では急速に導入が進んでいます。

EnvisionTEC の高度な DLP プリンターは、高精度で滑らかで粗さのない表面に重点を置いており、数々の特許取得済みの独自技術を使用して、優れた曲線と滑らかな表面を作成します。

これらの方法がどのように機能するかを理解するために、まず一般的な DLP 方法を使用して問題の根本原因を見つけてみましょう。プロジェクターは正方形のピクセルを通して光を投影し、樹脂が硬化すると、ボクセルとも呼ばれる 3 次元ピクセルを形成します。湾曲したエッジのボクセルは、業界では「階段形状」と呼ばれ、初期の 8 ビットビデオゲームのギザギザのエッジに似ています。

さらに問題を複雑にしているのは、各ピクセルのサイズが単純な式で事前に決定されていることです。ピクセルサイズは、ビルドボリューム (作業範囲とも呼ばれます) をプロジェクターの解像度で割った値に等しくなります。印刷されるオブジェクトが小さければ小さいほど、ユーザーが対処しなければならない階段状の問題は少なくなりますが、オブジェクトが大きくなるにつれて、ピクセルと階段状の問題はより目立つようになります。さらに、プロジェクターまたはビルドスペースの寸法を変更せずにピクセル寸法を変更することはできません。

2000 年代初頭、EnvisionTEC の創設者兼 CTO である Al Siblani 氏は、ドイツとアメリカのエンジニアからなる小規模なチームを率いて、階段のピクセル化を軽減する 2 つの方法を開発しました。最初の方法は非常にシンプルで、各ステップのサイズを半ピクセルずつ縮小するだけです。 2005 年に、EnvisionTEC はこの方法の特許を申請しました。

EnvisionTEC の創設者兼 CEO である Al Siblani (左) と EnvisionTEC CTO の Alexandr Shkolnik は、DLP テクノロジを使用して 3 次元オブジェクトのピクセル化された表面のエッジを柔らかくする 2 つの方法の開発を主導しました。彼らは、2000 年代初頭にこのタイプの 3D エッジソフトニング技術の特許を取得しました。

最初のソリューション: EnvisionTEC ERM。
EnvisionTEC の Enhanced Resolution Module (略して ERM) は、同社のドイツ工場で製造される物理デバイスであり、光を投影するプロジェクターで微細で正確な「ピクセルシフト」を可能にします。ピクセルシフトを使用すると、オブジェクトのサイズに関係なく、階段状の問題を半分に減らすことができます。

そのため、同じ解像度のプロジェクターを使用した場合でも、EnvisionTEC DLP プリンターは、競合製品よりも少なくとも 2 倍滑らかな曲面を印刷できます。 EnvisionTEC のデスクトップおよび Perfactory DLP マシンには、1400 x 1080 から 1920 x 1200 までのさまざまな解像度の HD プロジェクターが付属しています。

ERM デバイスは単純な「モジュール」ではなく、完全な電気機械システムです。コントローラーボックスは、X軸方向の移動用とY軸方向の移動用の電流を出力し、プロジェクターの真下にある中空の四角い金属板に伝達します。デバイスの電源をオンにすると、X 軸と Y 軸方向の小さな動きを正確に制御できます。 ERM は実際には投影を X 軸の左または右に半ピクセル、または Y 軸の上下に半ピクセル移動します。通常の DLP テクノロジーを使用すると、3D プリンターはオブジェクトを作成しながら 10 秒間完全な画像レイヤーを投影できます。各投影は、EnvisionTEC の ERM ピクセルシフトテクノロジーを使用して 2 回実行されます。

この例では、最初のベースライン露出は初期硬化を完了するために 5 秒であると想定されています。 2 回目の露出は 5 秒間で、X 軸上で半ピクセル左に移動し、Y 軸上で半ピクセル下に移動して、階段の形状を半分にします。

これは、EnvisionTEC の解像度向上モジュールの写真です。X 軸と Y 軸で半ピクセル移動し、DLP マシンの 2 番目の照明位置をわずかに移動して、微細 3D エッジソフトニング技術によって形成される段差形状を軽減します。プロジェクターの光はモジュールの中央から放射されます。 ERM は実際には、投影を X 軸上で半ピクセル左または右に移動し、Y 軸上で半ピクセル上または下に移動します。

製造される物体の最終的なサイズに応じて、階段の形状は人間の目にほとんど認識できない程度まで半分に縮小されることがあります。ピクセルの動きは EnvisionTEC 独自の Perfactory ソフトウェアによって完全に制御されるため、ユーザーが手動で制御する必要はありません。システムは自動的に表面を柔らかくすることができます。しかし、EnvisionTEC はそこで止まらず、より理想的な表面を追求し続けました。

心配しないでください。グレースケールのエッジを柔らかくする機能もあります。
EnvisionTEC は、ピクセルシフト技術と別の特許取得済みグレースケール技術、つまり 3D オブジェクトのエッジを柔らかくする技術を組み合わせています。同社は2007年にこの手法に関する最初の特許をドイツと米国で申請した。

エッジを柔らかくする技術は現在非常に普及しており、ビデオゲームやテレビ画面からデジタルモニターを備えたほぼすべてのデバイスまで、デジタル画像が表示されるほぼすべての 2D デジタルプラットフォームで使用されています。今日のデジタル世界では、私たちが毎日目にするピクセル化された画像のエッジを柔らかくするハイテクな方法が数多くあります。 EnvisionTEC は、エッジソフトニング手法をプロジェクター 3D ボクセルに移行した最初の 3D プリント会社です。

EnvisionTEC ERM テクノロジーにより階段状の部分が半分に減少した後、同社独自のグレースケールテクノロジーにより、ビデオゲーム界でよく知られている階段状のパターンである残りの「ジャギー」がさらに緩和されます。

ピクセル化されたエッジを滑らかにするエッジソフト化技術は現在では一般的ですが、EnvisionTEC は、この手法を 3D プリントに適用する方法を見つけました。

グレースケールはエッジを滑らかにし、レイヤーレス 3D プリントを可能にします<br /> オンかオフかのどちらかである SLA レーザービームとは異なり、HD ライトプロジェクターは、白からグレー、黒までのスペクトルに沿って、さまざまな色合い、つまり強度の光を放射できます。実際、白と黒の間には 1,024 種類のグレーの色合いが識別できます。 EnvisionTEC テクノロジーは、255 のグレーシェード (255 で純白、0 で濃い黒) を使用して、洗練されたコントロールによりエッジを柔らかくします。

EnvisionTEC は独自のインテリジェントソフトウェアを使用して、オブジェクトの曲線エッジの各ピクセルを制御し、グラデーショングレー領域に配置して、滑らかで柔らかいエッジを実現します。さらに、各グレースケール露出で達成される異なる強度により、EnvisionTEC の DLP テクノロジーの別の独自の効果も生み出されます。ピクセルの x 軸と y 軸は固定されていますが、ボクセルの z 深度は各ピクセルのグレースケール光の強度に基づいて調整できます。つまり、通常の DLP テクノロジーでは平らな層で印刷しますが、EnvisionTEC DLP ではさまざまな深さで印刷します。これは、滑らかで精密な表面を強化できるレイヤーレス 3D 印刷テクノロジーです。

EnvisionTEC のピクセルシフト ERM テクノロジーとグレースケールテクノロジーの調和のとれた相互作用により、縞や段差のない市場をリードする表面が実現します。しかし、目で見て感じ取れるもの以上に、最終部品のスキャンにより、この技術は SLA よりも正確であることが示されました。

上記の部品は同じデジタルファイルから作られています。見た目は似ていますが、左側の部品はEnvisionTECの高度なDLP技術を使用した3Dプリント結果であり、より滑らかで精密な表面を持っています。 EnvisionTEC で印刷された部品の精度は 96.3% ですが、SLA 部品の精度は 69.8% です。

EnvisionTEC DLP テクノロジーは、スピードと精度の利点を提供します<br /> 精度、表面仕上げ、生産速度を要求する歯科医、矯正歯科医、歯科技工所にとって、SLA と EnvisionTEC の高度な DLP テクノロジーは大きな違いをもたらします。 EnvisionTEC の技術と競合技術を比較するテストでは、EnvisionTEC Vida と低コストの SLA マシンを使用して、3 つの歯科模型を水平方向で印刷しました。

3Shape ソフトウェアで測定したところ、Vida が製造した最終部品の精度は、元のデジタルモデルと比較して 94.7% ～ 96.3% でした。比較すると、SLA 部品の精度レベルは 68.0% から 79.1% の範囲でした。
重要なのは、SLA マシンではモデルの作成に Vida マシンよりも約 3 時間長くかかったことです。他の 3D プリンターとの定期的な相互比較では、EnvisionTEC の優れた精度、構築時間、表面品質がよく見られます。

出典: Botai 3D 詳しい情報:
EnvisionTEC、靴業界向けに新しい3Dプリント素材E-Shore Aを発売

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