8 näitajat, mida jälgida 3D-printeri valikul

3D-printimine on kiiresti arenev valdkond, mis teeb võimalikuks esialgu uskumatuna tunduvate mudelite tootmise. Viimaste uuringute järgi on USA-s oodata 3D-printerite turumahu kasvu 24% aastas – 2022. aastal oli turumaht 18,3 miljardit ning 2023. aasta lõpuks on eeldada kasvu lausa 22,4 miljardi dollarinile.

Seega on tegemist valdkonnaga, millega tasub end kursis hoida – ei ole vahet, kas oled hambaravispetsialist, juveliir, töötad tootmisettevõttes või tegeled 3D-printimisega hobikorras. Enne 3D-printeri ostmist on hea endale selgeks teha, milliseid näitajaid 3D-printerite puhul jälgida, et valitud toode vastaks sinu ootustele.

1. 3D-printeri tüüp

3D-printimine on lai termin ja erinevaid tehnoloogiad tuleb iga aastaga järjest juurde, mistõttu selles maailmas orienteerumine võib esialgu tunduda keeruline. Räägime lähemalt erinevat tüüpi 3D-printeritest ning toome välja nende plussid ja miinused.

Üks kõige esimesi tehnoloogiaid 3D-printimise ajaloos oli FDM (Fused Modeling Deposition), kus 3D-mudel luuakse plastiku kiht kihi haaval sulatamisel ja kokkupressimisel. Kuigi seda tüüpi printerid on üsna soodsad, on neil omad puudused: võib esineda pinna kooldumist ja mõõtmete muutumist ning tulemus võib jääda madala resolutsiooniga. Seetõttu ei sobi antud tüüpi printerid keerukate ja detailirohkete mudelite loomiseks.

SLA ehk stereolitograafia printerites kasutatakse valgustundlikke polümeere, mida UV-kiire abil töödeldakse. Selline tehnoloogia võimaldab luua detailsemaid ja siledama pinnaga kihte, kuid peamiseks miinuseks on küllaltki pikk printimisaeg. Ühed tuntuimad SLA-printerid on Formlabs ja DWS.

DLP-printerid on SLA-tehnoloogia edasiarendus: UV-kiire asemel kasutatakse valgusprojektorit, mis toob endaga kaasa kiirema printimisvõimekuse. Näiteks Austraalia DLP-printerite tootja Asiga kasutab tugevat 385  ja 405 nm lainepikkusega UV-valgust. 385 nm tungib  sügavamale printimismaterjalide sisse, mistõttu  materjalid kõvenevad  kiiremini, ent samas ei ole ohtu, et need muutuks liiga kõvaks.

DLP-printerid võimaldavad luua detailseid ja sileda pinnaga kihte, mistõttu on need ideaalsed hambaravi mudelite, ehete ja selliste prototüüpide loomiseks, mis sisaldavad väikseid detaile.

LCD-printerid, nagu nimigi ütleb, kasutavad LCD-ekraane, mis valgustavad korraga tervet loodava 3D-mudeli kihti. LCD-printeri kvaliteet sõltub suuresti LCD punktitihedusest: mida kõrgem on PPI (pixel per inch), seda parem kvaliteet. LCD-printerite eeliseks on hea printimiskiirus: näiteks Taiwani tootja Phrozen kasutab unikaalset tehnoloogiat, mis valgustab kahe paralleelse LED-pirnide reaga korraga läbi kogu modelleeritava 3D-mudeli pinna, võimaldades printida 3D-mudeleid senisest kiiremini.

LCD-printerid sobivad samuti detailsete mudelite printimiseks, kuid on lausa ideaalsed suurte objektide ja funktsionaalsete osade printimiseks ning hobiprojektide jaoks.

2. 3D-printimise kiirus

Aeg on tänapäeval hinnatud vara ja 3D-printeri kiirus võib osutuda printeri valikul väga oluliseks omaduseks. Printimise kiirus on tähtis nii teenindus- ja tootmisettevõtetele kui ka hobikasutajatele, kes tahavad ruttu tulemusi näha.

Kodukasutajatele mõeldud printerite kiirus jääb enamasti vahemikku 40-70 mm/h. Kaasaegsed LCD- ja DLP-tehnoloogiad võimaldavad senisest kiiremat printimist – nende printerite keskmine kiirus ulatub vahemikku 70-90 mm/h.

Konkreetse töö puhul sõltub kiirus nii objekti suurusest, kui ka valitud materjalist. Viskoossete materjalide printimine võtab kauem aega, kuna valgus ei läbista nii kergesti mudeli kihti ja materjali kõvenemine ei toimu nii kiiresti. Soodsama klassi LCD-printerid võivad väga viskoossete materjalidega hätta jääda kuigi Phrozen suudab väga edukalt printida ehete valamiseks mõeldud vaha. DLP-printeritega saab seevastu häid tulemusi olenemata materjali viskoossusest.

3. 3D-printeri täpsus ja resolutsioon

Printimise kiirusega sama oluline on resolutsioon, mis tagab prinditavate detailide täpsuse ja pinna sileduse. Mida väiksem on printeri XY-telje resolutsiooni number mikronites, seda täpsemaid ja detailsemaid asju saab sellega teha.

Lisaks on 3D-printeri puhul olulised on ka Z-telje näitajad. Z-telje kaudu saab muuta prinditava kihi paksust: mida paksemad on kihid, seda kiiremini objekt valmib, kuid paksusega väheneb kvaliteet. Õhemate kihtide kaupa printimine on pisut aeglasem, kuid tulemus täpsem ja kvaliteetsem.

Asiga ja Phrozen printerite XY-telje resolutsioon jääb vahemikku 22-62 µm. Näiteks Asiga Max X kõrgeima resolutsiooniga 27 µm sobib mikrofluidika, miniatuursete mudelite ja ehete tootmiseks, seevastu Phrozen Sonic Mega 8K resolutsiooniga 43 µm on suurepärane abivahend suurte mudelite kvaliteetseks printimiseks.

4. 3D-prinditavate mudelite suurus ja printimise maht

3D-printeri valikul on väga oluline silmas pidada, millist tüüpi mudeleid sellega teha soovitakse. DLP-printerite eeliseks on ülim täpsus väikeste mudelite printimisel, sobides seega ideaalselt hambatehnilistele laboritele a juveliiridele. Asiga printer Max X27 võimaldab luua kõige täpsemaid ja detailirohkemaid kujundeid, olles parim valik kullasseppadele ja ehtetootjatele.

Kui on tarvis printida eelkõige suuri mudeleid, aga tähtsad on ka detailid ja tekstuurid, tasub eelistada LCD-printereid. Seda tüüpi printerite puhul ei ole ohtu, et suurte objektide äärtes esineks moonutusi, sest LCD-paneel valgustab kogu prinditava objekti korraga läbi. LCD-printerid on parim valik ka siis, kui prinditavatel objektidel on vähem väikseid detaile ja printimise absoluutne täpsus ei ole nii oluline. LCD-printerid sobivad kasutamiseks tööstus- ja tootmisettevõtetes, samuti teatud hambatehniliste lahenduste jaoks ning hobiprojektide elluviimiseks.

Konkreetse printeri tutvustusest leiad info, millised on prinditavate objektide maksimaalsed mõõdud: näiteks Phrozen Sonic Mini abil saad printida kuni 120 x 68 x 130 mm suurusega objekte ja Sonic Mega 8K printeriga lausa 330 x 185 x 400 mm suurusi mudeleid.

Lisaks objektide suurusele tasub silmas pidada ka printimise mahtu – kui palju mudeleid on tarvis korraga toota. DLP-printerid sobivad suuremate tootmismahtude korral, kuna partiide lõikes on tulemused sarnased ja kvaliteedis esineb vähem kõikumisi. Kuid uuemad ja võimsamad LCD-printerid ei jää siin samuti alla – näiteks Phrozen Sonic XL 4K on võimeline välja printima väga suures koguses täpseid hambatehnilisi mudeleid.

5. 3D-printeri materjalid

Printeri valikul arvesta sellega, milliseid 3D printimise materjale saab selles kasutada.  – Avatud süsteemiga printerites saab kasutada väga paljude eri tootjate materjale, mitteavatud süsteemiga printerite puhul on valik piiratud ühe või kahe materjalitootjaga.

Kui soovid, et materjalide valik oleks võimalikult lai ja mitmekülgne, siis tasub eelistada DLP- või LCD-tüüpi printerid. Mõlemad töötavad valgustundlike polümeeridega. Kuna DLP-tehnoloogia puhul peegeldub valgus polümeeri pinnale, sobib see hästi materjalide puhul, mis vajavad kõvenemiseks pikemat kuivamisaega. Sellised on näiteks jäigad ja ülijäigad materjalid nagu metall ja keraamika. LCD-printerid töötavad üldiselt paremini materjalidega, millel on kiirem kuivamisaeg, näiteks kumm ja erinevad painduvad materjalid.

Mõlemale printeritüübile sobivad standardsed LCD- ja DLP-polümeerid, kuigi printeri lainepikkus võib seada piiranguid selles osas, milline konkreetne materjal printerile sobib. Enamik printereid töötab vahemikus 385-405 nm, mistõttu sobivad neile materjalid, millel on antud lainepikkuse märgis. Muidugi leidub ka spetsiifilisi polümeere, mis on mõeldud ainult kindlale printeritüübile.

Asiga ja Phrozen kasutavad avatud materjalide süsteemi, mistõttu sobivad nendele printeritele väga paljude eri brändide materjalid. Tasub ainult jälgida seda, milline on printeri lainepikkus ja selle järgi valida materjal. Asiga DLP-printerite puhul on valikus lausa 500 eri materjali! Kusjuures boonuseks on see, et materjalide vahetamine käib nii Phrozeni kui ka Asiga printeritel kiiremini kui kunagi varem – seda on võimalik teha vähem kui minutiga.

Vaata ka meie teist artiklit teemal “Kuidas orienteeruda 3D-printimise materjalide kirjus maailmas?“.

6. Tarkvara

 STL-fail (Stereolitograafia) on kõige levinum failiformaat, mida enamasti kasutatakse 3D-mudeli printimisel, kuid levinud on ka OBJ- ja PLY-failid. Sellist failitüüpi saab ise luua enamiku CAD ehk arvutis kasutatavate 3D-modelleerimisprogrammide abil, samuti on võimalik valmisfaile osta.

Põhimõtteliselt sisaldab STL-, OBJ-, või PLY-fail informatsiooni, mida on vaja 3D-mudeli tootmiseks. Failis on mudel jaotatud kolmnurkadeks, mille puhul on ära määratud XYZ-koordinaadid, et printer suudaks luua kiht kihi haaval korrektse objekti.

 Lisaks sellele tuleb 3D-mudel ka „viilutada“, mis tähendab digitaalse kolmemõõtmelise mudeli ettevalmistamist 3D-printimiseks. Peale 3D-faili välja valimist lõigutakse kujutis kihtideks ja luuakse G-kood, mida 3D-printer suudab dekodeerida.

 3D-printeri ostmisel jälgi, millist tarkvara sellega kasutada saab. Hea tarkvara võimaldab lisaks lõikumisele objekte toestada,  muuta printimise sätteid, valida materjaliga seotud näitajaid, reguleerida kihtide paksust ning muuta 3D-mudeli suurust.

Näiteks Phrozeni 3D-printerite jaoks on soovitatav kasutada Chitubox või Formware Slicer tarkvarasid. Kusjuures viimane on Sonic-seeria ostjale tasuta! Asiga pakub oma DLP-printerite kasutajatele tasuta tarkvarasid Composer ja Stomp, mis aitavad faile printimiseks optimeerida ja tuvastada võimalikke vigu.

Turul leidub ka vabavaralisi tarkvarasid ja neid, millel on kindel aastamaks. Arvesta sellega, et professionaalsed tarkvarad, mis oskavad ka võimalikke vigu tuvastada, võivad eraldi ostes osutuda küllaltki kulukaks.

7. 3D-printerite tehniline tugi ja hooldus

Kui valid 3D-printerit, siis jälgi, kas ostukoht pakub ka tehnilist tuge ja hooldust. Kui tegemist on hooldust ja tehnilist tuge pakkuva ostukohaga, on probleemide korral väga mugav nende poole pöörduda ja abi küsida. Amazoni või muude platvormide kaudu ostes jäädakse tihti oma tootega üksi ning hoolduse korraldamine ja varuosade tellimine võib olla kulukas ja aeganõudev. Näiteks Tavast Eesti pakub oma müüdavatele printeritele tehnilist tuge kogu printeri eluea jooksul.

Printeri brändi valikul on väga kasulik aspekt ka see, kui tootjal on printeri kasutamiseks olemas manuaalid ja õpetlikud videod. Nii Asiga kui ka Phrozeni lehelt leiad mitmeid õppevideoid ja juhtumiuuringuid, mis aitavad printimisega algust teha. Lisaks on Phrozenil olemas Facebooki grupid, kus kasutajad saavad omavahel kogemusi jagada.

Iga asi kulub ja nii vajavad 3D-printerid samuti korralist hooldust ja teatud osade väljavahetamist. LCD-printerite puhul on aeg-ajalt vaja välja vahetada LCD-paneele. Desktop-tüüpi LCD-printerite ekraanide eluiga on keskmiselt 1000 tundi printimist.

Professionaalsete DLP-printerite hooldus ja parandamine on veidi kallim, sest tegemist on väga kvaliteetsete masinatega. DLP-printerite osad aga ei kulu nii kiiresti ega vaja sama sagedast väljavahetamist nagu LCD-ekraanid.

8. 3D-printeri hind

 3D-printerite omadustest võib lõputult rääkida, sest tehnoloogia areneb pidevalt ning iga aasta tuleb uusi võimalusi juurde. Printeri valikul on lisaks tehnilistele näitajatele väga oluliseks faktoriks ka hind.

Üldiselt sobivad hobikasutajatele hinna poolest kõige paremini LCD-printerid. Soodsamad LCD-printerid on mõeldud alustavatele printimishuvilistele ning on ideaalsed prototüüpide printimiseks ja katsetuste tegemiseks. Hinna poolest on Phrozeni desktop-tüüpi printerid nagu Sonic Mini 4K ja Sonic Mini 8K võrreldavad laialtlevinud FDM-printeritega nagu Ender 3.

LCD-printerid on parim valik ka siis, kui hind on olulisem kui printimise absoluutne täpsus. Näiteks tööstus- ja tootmisettevõtetes kasutamiseks ja teatud hambatehniliste lahenduste puhul on LCD-printerid kõige parem valik.  Phrozeni Sonic Mighty 8K võimaldab masstoota kõiki objekte väga kõrge 8K-resolutsiooniga, olenemata mudelite suurusest.

DLP-printerid on üldiselt mõeldud peamiselt professionaalseks kasutamiseks ja nende hinnad on võrreldes LCD-printeritega tunduvalt kõrgemad. Kui sinu ettevõte toodab hambatehnilisi lahendusi või detailirohkeid ehteid, ei pea sa aga oma ostu kahetsema!

DLP-printeritega saab toota väga ühtlase kvaliteediga partiisid ning kaunilt ja täpselt väljajoonistunud väikseid detaile, mille suurus ei hälbi esialgsest CAD-failist. Tippklassi DLP-printerite tootja Asiga valikust on absoluutne müügihitt hambatehnilistele laboritele printer Asiga Max ja ehtetootjatele Asiga Max-X.

Kui soovid abi 3D-printeri valikul, siis Tavast Eesti 3D-tehnoloogia spetsialistid aitavad Sind. Saada oma küsimused meiliaadressile 3d@tavast.ee või helista telefonil +372 6773993.