Różnice pomiędzy „domowym” drukowaniem z plastiku (FDM) i żywicy (DLP)

17

Ponieważ póki co niewiele osób u nas w kraju miała okazję używać maszyn pracujących w innej technologii niż Fused Filament Fabrication – a jeszcze mniej z nich jest skora się do tego przyznać – postanowiłem napisać tekst, który przybliżyłby czytelnikom portalu temat drukowania z żywicy. Porównanie starałem się zrobić jak najbardziej bezstronnie, w oparciu głównie o własne doświadczenia z drukarkami MendelMax i B9Creator, skupiając się jednak bardziej na samej technologii niż specyfice tych modeli. Starałem się trzymać zasady minimum słów – maksimum treści, ponieważ zagłębienie się w temat spokojnie wystarczyłoby do zapełnienia uczciwie napisanej pracy inżynierskiej…

Wydruki z FDM i DLP malowane farbami modelarskimi

Wydruki z FDM i DLP malowane farbami modelarskimi

Podstawy

Druk w wykorzystywanej w 90% modeli drukarek technologii FDM/FFF polega na osadzaniu topionego przez głowicę plastiku na stole roboczym warstwa po warstwie. Druk za pomocą fotopolimerów (materiałów światłoutwardzalnych) polega na selektywnej polimeryzacji warstw modelu za pomocą światła laserowego (stereolitografia, SL) lub lampy (Digital Light Processing, DLP).

Przy tańszych modelach drukarek żywicznych jest to zwykle laser małej mocy lub zmodyfikowany projektor kina domowego. Materiał do druku FDM podawany jest w formie plastikowego drutu, przy DLP i SL jest to płynna żywica. Drukarki fotopolimerowe mają nieco prostszą konstrukcję, jednak trudniej jest zbudować dobrze działający model od podstaw, głównie z powodu długotrwałego (czasem wielomiesięcznego…) doboru parametrów pracy do konkretnej żywicy.

Dokładność i wygląd modeli

Tu nie ma żadnej dyskusji – modele żywiczne wyglądem powierzchni deklasują FDM, nawet porównując słabą drukarkę żywiczną i dobrą drukującą z plastiku. Przede wszystkim nie mają prążków które zdradzają ruchy głowicy. Poniżej rozdzielczości ok. 80 mikronów modele wyglądają lepiej, niż ich odpowiedniki wykonane na wtryskarkach. Aby jednak nie było tak różowo, na gładkich powierzchniach i małych kątach przy DLP może być widoczne „schodkowanie„. Mimo to zestawienie tych samych obiektów drukowanych w obu technologiach wzbudza co najwyżej uśmiech. 🙂 Bardzo duży wpływ na dokładność i ogólny wygląd ma zastosowana żywica – zwykle przystosowana do pewnego zakresu dokładności.

Porównanie modeli wykonanych w różnych technologiach: FDM, SLA, DLP Źródło: facebook.com

Porównanie modeli wykonanych w różnych technologiach: FDM, SLA, DLP
Źródło: facebook.com

Ograniczenia modeli

Drukarki FDM mają generalnie większe pole robocze. Mogą także wykorzystywać inny materiał podporowy (lub kolor) w stosunku do podstawowego – choć praktyka pokazuje, że jest to dosyć uciążliwe. Modele plastikowe są generalnie twardsze i trwalsze. Mogą posiadać także zmienne wypełnienie w celu oszczędności materiału, co jest cechą dość unikalną wśród technologii druku 3D.

Drukarki fotopolimerowe z ciekłą żywicą mogą wykorzystywać tylko jeden materiał na raz – model jest w nim zanurzony. Mimo to mogą używać łamliwych podpór (prostszych i w mniejszej ilości niż na FDM), a same modele mają dużo mniej ograniczeń kształtu – przykładowo wydruk kuli albo modeli z kilkumilimetrowymi, niepodpartymi nawisami nie jest żadnym problemem.  Modele żywiczne mogą mieć bardzo cienkie i pełne detali elementy – choć ponownie dużo zależy tutaj od zastosowanej żywicy. Generalna zasada jest taka – drukarka żywiczna poradzi sobie z dowolnym modelem, który można wydrukować na jednogłowicowej drukarce FDM i wieloma więcej – ale nie z absolutnie każdym.

Obróbka modeli

Model z FDM na dobrą sprawę może być użyty od razu po zdjęciu z maszyny. Wydruk żywiczny wymaga oczyszczenia z resztek żywicy i doświetlenia w świetle UV, co może zając od kilku minut (światło słoneczne) do kilku godzin (słaba lampa UV). Modele z ABS można wygładzać w oparach acetonu (kosztem detali modelu), piaskiem lub papierem ściernym. Niektóre żywice można traktować jak wosk – wydruki mogą posłużyć do bezpośredniego odlewania w metalu. Modele w obu technologiach można bezproblemowo kleić.

Obsługa maszyny

Drukarki DLP wymagają znacznie mniej pracy z oprogramowaniem – zwykle wystarczy wczytać model, wybrać jakość, rodzaj żywicy i pozwolić programowi zająć się resztą. Nie jest to jeszcze Plug&Print, ale poprawne drukowane nie wymaga kilkusetgodzinnej nauki dobierania parametrów i doświadczenia. Dużo większe znaczenie od kunsztu drukarza ma maszyna i zastosowana żywica – nawet zupełny laik poradzi sobie ze stworzeniem bardzo dobrych obiektów już za pierwszym razem. Drukarki wymagają jednak nieco więcej troski – żywica w stanie płynnym jest bardziej uciążliwa w czyszczeniu, należy dbać o czystość soczewek etc.

O drukarkach FDM napiszę tylko tyle – polskojęzyczne forum traktujące praktycznie tylko o ich budowie i obsłudze przez półtora roku dorobiło się ponad 25000 postów w prawie 2000 tematów…

Czas wydruku

Tu wygrywa FDM – wydruk przeciętnie trwa kilka godzin a na DLP kilkanaście, ALE… na DLP czas jest stały – niezależnie, czy drukujemy jeden detal czy dwadzieścia (o ile zmieszczą się na stole) czas jest taki sam, czyli mniej więcej kilkanaście sekund na warstwę. Do czasu wydruku trzeba doliczyć kilkadziesiąt minut na czyszczenie, obróbkę i doświetlanie modelu.

Bezpieczeństwo

Najwięcej niepokojów w drukarkach żywicznych budzi oczywiście sama żywica. Zwykle jest to mieszanina na bazie akrylanów, i podobnie jak wszystkie produkty na ich bazie (farby, kleje) mogą wywoływać reakcje alergiczne a przy długotrwałej ekspozycji także inne niepożądane skutki uboczne. Czy jednak naprawdę jest ona tak niebezpieczna? Oczywiście zależy to od konkretnej mieszaniny, ale zwykle nie są to produkty bardziej drażniące od chociażby alkoholu izopropylowego. Każda z nich musi być przebadana przed dopuszczeniem na rynek i wszystkie niebezpieczeństwa powinny zostać opisane na etykiecie. Podobnie jak z chemią domową – jeżeli ktoś wypije mleczko do czyszczenia armatury prawdopodobnie nie skończy zbyt dobrze, ale przy odpowiedzialnym użytkowaniu nie ma możliwości, aby komuś stała się krzywda.

Źródło: www.formlabs.com/blog

Źródło: www.formlabs.com

Co do samych maszyn – nic się w nich nie grzeje, niewiele się porusza, komory wydruku są zawsze zamknięte aby nie dopuszczać do nich światła. Pewne zagrożenie może stwarzać promieniowanie laserowe w drukarkach stereolitograficznych, ale ten problem nie dotyczy DLP. W przypadku zawieszenia się elektroniki w najgorszym wypadku trzeba będzie zacząć wydruk od nowa – nie ma możliwości, aby taka drukarka zrobiła komuś (lub czemuś) coś złego.

Natomiast co do FDM… Pomijam już ruchome gorące elementy bez żadnych osłon czy domniemaną szkodliwość oparów plastiku – ale to, w jaki sposób budują te drukarki niektórzy domorośli konstruktorzy potrafi zjeżyć włosy na głowie. Zbyt cienkie kable, grzałki o dużych mocach bez zabezpieczeń termicznych, duże prądy na stołach grzejnych, słabe zasilacze… Najpopularniejsze elektroniki sterujące i ich software były tworzone przez hobbystów dla hobbystów i nie mają podstawowych zabezpieczeń. Niektórych maszyn w ogóle nie powinno się zostawiać bez nadzoru, zwłaszcza tych tworzonych z zestawów DIY. Myślicie, że nikomu jeszcze nie „udało się” spowodować chociażby małego pożaru na pokładzie? Oj, mylicie się. O tym się po prostu nie mówi…

Cena

Tu także wygrywa FDM. Plastik jest tańszy od żywicy i na razie nic nie wskazuje na to, aby miało się to zmienić. Koszt kilograma żywicy dobrej jakości zaczyna się od 120 dolarów, koszt dobrego plastiku to około 100zł. Oczywiście zarówno żywicę jak i plastik można zdobyć taniej (lub drożej) a ceny z czasem będą spadać.

Różnice są widoczne także w cenach samych maszyn – drukarki DLP z ceną zaczynającą się (na dziś) od kilkunastu tysięcy złotych raczej nie są zabawkami dla hobbystów. W prawdzie istnieją zestawy do samodzielnego montażu jak np. OpenSL czy konstrukcje amatorskie, ale ilość czasu wymaganego do uruchomienia i stopień zaawansowania tych projektów w stosunku do ceny i efektów jakie można na nich osiągnąć same tłumaczą ich znikomą popularność.

Jeden z pierwszych wydruków na maszynie Pryntech Źródło: www.pryntech.com

Jeden z pierwszych wydruków na maszynie Pryntech
Źródło: www.pryntech.com

Ktoś zapewne wspomni o medialnym Peachy Printer za 100$… Cóż. Może pogadajmy na ten temat jak ta „drukarka” pojawi się w sklepach? O ile ktoś to strzelające silnymi laserem w losowych kierunkach pudełko w ogóle dopuści do sprzedaży…

Zastosowania

Całość można uprościć do stwierdzenia, że tam gdzie kończą się możliwości FDM zaczynają się możliwości DLP i SL. Nie znaczy to jednak, że FDM odejdzie w najbliższym czasie do lamusa. Wszystkie większe części mechaniczne, obudowy do elektronik, zabawki, kubki, wazy i innego typu kurzozbieracze lepiej, szybciej i taniej jest drukować z plastiku. Jeżeli jednak w grę wchodzi dokładność i tworzenie mniejszych elementów jak prototypy detali urządzeń, figurki do gier bitewnych czy biżuteria (ale prawdziwa – a nie tandetne plastikowe bransoletki!) warto zastanowić się nad fotopolimerami.

Przy modelarstwie przełamię swoją bezstronność – jako modelarz-hobbysta muszę napisać, że po zapoznaniu się z wydrukami żywicznymi nie ma odwrotu do FDM. Przepaść w dokładności jest zbyt widoczna. I choć odbiega ona od profesjonalnych model woskowych (tworzonych na maszynach o dwa zera droższych…) to z powodzeniem wystarcza do tworzenia spersonalizowanych, ciekawie wyglądających figurek czy ich elementów. Armia orków z rysami twarzy Nicolasa Cage’a? Żaden problem.

Znana z memów twarz pewnego znanego aktora

Znana z memów twarz pewnego znanego aktora

Zdaję sobie sprawę, że temat co najwyżej rozpocząłem, wielu wątków nawet nie poruszyłem, inne uprościłem – ale powinniście już mieć pewne rozeznanie. Rozwój technologii prawdopodobnie szybko zdezaktualizuje ten tekst – na przykład pojawienie się tanich drukarek laserowych czy żywic może dużo namieszać. Na razie jednak jest to przyszłość.

Udostępnij.

O autorze

BlazakoV

BlazakoV, czyli Szymon Kostrzewa - z wykształcenia inżynier produkcji, w branży druku przestrzennego aktywny od 2012 r. Związany z firmą FreeDim - dystrybutorem drukarek B9Creator. Prywatnie pasjonat nowych technologii, modelarz i miłośnik science-fiction. W internecie znany głównie z gadulstwa i sceptycznych opinii na tematy wszelakie.

  • dziadzie

    Jak się cieszę z tego tekstu – great job zbalzowany BlazakoV 😉 Sam od kilku tygodni doświadczam na własne oczy cudu źywic i nadal jesty osłupiały w obliczy gładkości powierzchni i precyzji detalu tej nowej dla mnie technologii. Porównanie uczciwe bardzo moim zdaniem 🙂

    • Co fakt to fakt… Powyższy tekst, to materiał ekspercki „at it`s best”… Naturalnie nic nie ujmując eksperckim tekstom Reality Makera, które są klasą same dla siebie 🙂

      • dziadzie

        LOL, nie – ja jestem durniem ale mam zasięg 😉

  • Maciej Patrzałek

    BalazakoV miło sie czyta 😉 dobry tekst na temat i bez zbednych pierdół o cudzie drukowania:)

    • dziadzie

      A jednak jak gupi Reality Maker z bliska popatrzył na żywice to prawie jak cud święty mu sie to objawia 😉 Choć trudno byłoby to powiedzieć po pokazowych drukach From Labs z Londynu… something is not right there… 🙂

  • Pytanie: czy i jaki wpływ na jakość wydruków mają potencjalne drgania powierzchni na której pracuje urządzenie? Innymi słowy, czy jeśli w trakcie druku ktoś trąci nogą stół, na którym pracuje drukarka, to czy będzie to widoczne na wydruku? Czy drukarka wymaga idealnego „spokoju” w trakcie pracy, jak kiedyś magnetofony w ATARI / Commodore / Spectrum?

    I nie, nie chodzi mi o jakieś ekwilibrystyki jak druk na maszynie odwróconej o 90* 🙂

    • BlazakoV

      Sprawdzałem to – dosyć mocne potrząśnięcie (stuknięcie klapą) nic nie popsuje, ale może (nie musi) być delikatnie widoczne jako nierówność na warstwie – zależy kiedy się klapnie. Magnetofon od C64 to nie jest 🙂

  • FDM będzie bardzo długo używana razem z DLP a dlaczego? Bo jeśli się bierze tylko pod uwagę jakość, to nie ma co się rozwodzić – żywica wygrywa, ale Blazakov zapomniał wspomnieć o jednej bardzo ważnej i chyba najważniejszej różnicy – UDARNOŚĆ, ELASTYCZNOŚĆ i MOŻLIWOŚĆ DRUKU Z WOSKU. Oczywiście, chcąc sobie drukować w domu pierdółki i się zachwycać jakością to „żywiczniaki” wygrają, ale jeśli ktoś tworzy modele pod odlewy metodą „traconego wosku” czy potrzebuje elementy, które będą pracowały docelowo w maszynie – wybierze FDM i materiał taki jak ABS czy Nylon. Jeśli potrzebuje elementy elastyczne to do FDM wrzuci filament Ninja Flex (gumowy), czego „żywiczniak” nie oferuje.

    Na starcie gwizdek wydrukowany na FDM to chyba najgorszy wydruk jaki widziałem i wielu potwierdzi, że to nie jest „jakość” uzyskiwana na drukarkach FDM. Proponuję, robiąc artykuł na ten temat wybrać dobrze wydrukowany gwizdek (ostatni konkurs w Kielcach pokazał możliwości przy druku gwizdka „na żywo”), bo dobrze wydrukowany wyglądał prawie jak ten drugi z żywicy 😉

    • BlazakoV

      Przepraszam, ale wygląda jakbyś nie wiedział o czym piszesz.

      Wybór żywic na rynku jest dużo szerszy niż wybór filamentów, który w praktyce ogranicza się do ABS, PLA i… eksperymentów, z których ktoś kiedy podobno coś wydrukował. Mówimy tu o maszynach pochodzących od RepRapa. Oczywiście że są „gumowe” żywice.

      Co do odlewów – nawet standardowa żywica od B9 idealnie nadaje się do odlewów metodą traconego wosku. Setki jubilerów na świecie użwywa ich jako narzędzie pracy. Mówimy tu o odlewaniu pierścionków ze złota a nie kółek zębatych z aluminium. No, chyba że masz na myśli maszyny pokroju SolidScape – ale to chyba już wykracza poza nasz temat?

      Pierwsze zdjęcie dodał akurat @Paweł bo nie miałem na nie pomysłu. Ale jak chcesz to mogę zestawić Ci na jednym obrazku pomalowany wydruk TieFightera z ostatniego artykułu na CD3D i od @kolo33 z Thingiverse.

      Jasne, że FDM nie zniknie, uważam nawet, że pozostanie po wsze czasy popularniejszy od żywic. To po prostu inna technologia do innych zastosowań.

      • Oczywiście, wybór ogranicza się do PLA i ABS … bo są najtańsze ze wszystkich dostępnych na rynku.
        Dlaczego piszesz, że reszta materiałów do FDM to experymenty „z których ktoś kiedy podobno coś wydrukował”?
        Choćby przykład Laywood – mało widziałeś wydruków z tego materiału?
        Zależy kto czego oczekuje. Drobnicowcy, dla których liczy się jakość i możliwość wydruku niewielkich elementów wybiorą właśnie DLP.
        Wszystko będzie się rozwijało równolegle, ale osobiście nadzieję pokładam w proszku utwardzanym laserem (patrząc na moją pracę) a nie w DLP.

        • BlazakoV

          Widziałem druki z LayWood… Ale jedynie jako modele wystawowe, aby pokazać „że się da”. Drukuje się tym fatalnie. Ninja flex podobno nie chce przechodzic przez ekstrudery. Nylon masakrycznie się kurczy. Dużo fajnych materiałów ma temperaturę topnienia uniemożliwiającą druk na większości maszyn.

          Piszę o chwili obecnej. Gdybym pisał o przyszłości ten tekst by wyglądał inaczej.

          Absolutnie się zgadzam, że to inna technologia do innych rzeczy.

    • Krzysztof Dymianiuk; BlazakoV – TAK, PRZYZNAJĘ SIĘ… TO „MOJE” ZDJĘCIE…

      Generalnie zdjęcie wstawiałem ok. 22:00, robiłem to szybko, nie miałem na to żadnej koncepcji, więc skończyło się na pierwszym z brzegu, które wyświetliło się w Google po frazie „FDM DLP”. No i wyszło jak wyszło…

      NIE MNIEJ JEDNAK…!

      Po uważnej lekturze tekstu Szymona, okaże się, że zamieszczone zdjęcie jest jak najbardziej adekwatne. Szymon napisał m.in.: „Dużo większe znaczenie od kunsztu drukarza ma maszyna i zastosowana żywica – nawet zupełny laik poradzi sobie ze stworzeniem bardzo dobrych obiektów już za pierwszym razem”

      Zatem:
      – drukując taki gwizdek z FDM, początkujący użytkownik otrzyma dokładnie taki sam efekt jak na zdjęciu lub gorszy
      – drukując taki gwizdek z SLA lub DLP, początkujący użytkownik otrzyma zawsze taki sam gwizdek – czyli dokładnie taki sam efekt jak na zdjęciu.

      Wstawianie zdjęcia wydruku gwizdka z Kielc, wykonanego przez duet Gaweł-Kosiński (a więc ludzi z wieloletnim doświadczeniem w profesjonalnym, komercyjnym druku 3D), na drukarce Up!2 Plus (a więc na najprawdopodobniej najlepszej niskobudżetowej drukarce 3D na rynku) byłoby trochę tendencyjne. A tak jest w pełni adekwatne do tego co napisał Szymon w swoim tekście.

      Żeby znaleźć salomonowe rozwiązanie – zmieniłem opis pod zdjęciem.

      • BlazakoV

        – drukując taki gwizdek z SLA lub DLP, początkujący użytkownik otrzyma zawsze taki sam gwizdek – czyli dokładnie taki sam efekt jak na zdjęciu.

        No, może nie do końca – wydruki także się potrafią nie udać, zależy od żywicy, maszyny, dokładności i innych zmiennych – ale z gruncie rzeczy to prawda.

    • I jeszcze jedno w kwestii jakości. Wydaje mi się, że to co Szymon próbował przekazać w swoim tekście to to, że abstrahując od licznych różnic w cenie, czasie pracy, dostępności materiałów do druku (and so on…), mega doświadczeni drukarze 3D z SOLVEERE drukują takiego Batmana na FDM, na którym widoczne są prążki i pojedyncze „gluty” przy krzywych krawędziach, a totalnie początkujący Szymon – takiego TIE Intereceptora.

      I że nie jest to kwestia umiejętności, tylko technologii.

      http://centrumdruku3d.pl/wp-content/uploads/2013/11/Star-Wars-07.jpg

      • W sumie tekst nie mógł wyglądać inaczej skoro Szymon (Blazakov) wcielił się w rolę dystrybutora tych drukarek DLP w Polsce …..

        Przykład PIERWSZEGO wydruku na drukarce FDM, którą klient składał z zestawu Zrób To Sam i skorzystał z dostarczonego oprogramowania

        http://www.mojreprap.pl/board/viewtopic.php?f=30&t=2819&p=28162&hilit=gracz#p28162

        Widać różnicę między wydrukowaną piramidką a gwizdkiem? Drukował to człowiek bez znajomości druku 3d czy oprogramowania i do tego z drukarki, która budował własnoręcznie z dostarczonych części.

        Chcąc robić porównania – róbmy je RZETELNIE a nie pod płaszczykiem sprzedaży produktu, bo to niefajne.

        Przecież nie napisałem, że technologia DLP jest be bo bym pisał nieprawdę, ale pragnę zauważyć, że nie jest do końca tak jak autor to nakreślił w artykule.

        Blazakov – gratuluję oficjalnej dystrybucji B9Creator w naszym kraju !

  • Z uwagi na liczne kontrowersje związane ze zdjęciem głównym, które zostało wstawione przeze mnie, bez konsultacji z autorem artykułu, podjąłem decyzję o jego zmianie na bardziej neutralne. Obecne zdjęcie jest mojego autorstwa i przedstawia modele, których jestem właścicielem.

    Żywię głęboką nadzieję, iż od tego momentu wszyscy będą mogli skoncentrować się na ewentualnej krytyce tekstu a nie zdjęcia.

    Oryginał zdjęcia jest dostepny pod tym adresem: http://centrumdruku3d.pl/wp-content/uploads/2013/11/FDM-a-DLP-main.jpg

  • Tomek

    Świetny artykuł. Zaczynam zbierać informacje, bo poszukuję możliwośći druku modeli właśnie biżuterynych, z których później powstaną formy silikonowe.

    Jedyne co znalazłem to moldlay, czy ma to sens? Drukarki na typowy wosk to niestety cenowa abstrkacja, ale czy w kwocie do 10tyś można nabyc coś sensownego?

    Dajcie proszę znać, bo widzę, że macie doświadczenia.

    Dzięki