Как выбрать фотополимерный 3D принтер

3D технология давно вошла в жизнь многих компаний и в некоторых сферах начала активно вытеснять традиционные ранее методы производства. Стоматологические лаборатории и клиники уже не представляют своей работы без цифровых помощников – 3д принтеров и 3д сканеров. 3д принтер помогает в проведении операций врачам – распечатать результаты КТ и визуализировать будущею операцию, или примерить модель имплантов. Изготовление архитектурных макетов стало значительно проще – множество элементов будущего макета производится с помощью 3д принтера. В машиностроении, авиастроении и других промышленных сферах 3д печать позволяет не только создавать прототипы будущих изделий, но и печатать функциональные детали благодаря появившимся инженерным материалам. Сложно представить производственную сферу, где 3д технологии не нашли бы применение. Естественно для каждой отрасли и каждого применения важно правильно выбрать 3д принтер.

Идеального и универсального 3д принтера, к сожалению, пока не существует, и при выборе оборудования придется где-то идти на компромиссы, а где-то жертвовать одними характеристиками в угоду другим. В статье постараемся разобраться в основных аспектах выбора принтера. Прежде всего нужно еще раз убедиться, что вы не ошиблись с направлением и фотополимерная печать будет оптимальной для ваших задач. Если вам необходимы высоко детализированные модели, ювелирные или стоматологические образцы или же прототипы или мастер-модели с высоким качеством поверхности, требующие минимальной постобработки – вам идеально должны подойти фотополимерные 3D принтеры и остается выбрать конкретную технологию – MultiJet \ Polyjet, SLA, DLP или LCD.
Если же одними из главных критериев оценки будут являться долговечность, прочность, или возможность широкого функционального применения детали – вам стоит присмотреться к технологии FDM\FFF или SLS.
Если эти аббревиатуры не дают комплексного представления о технологии, обязательно прочитайте нашу статью об основных технологиях 3D печати.
Итак, вы понимаете различные технологии и уверены, что для ваших задач оптимальным будет применение фотополимерных 3д принтеров. Остается выбрать какой именно принтер вам подойдет больше.

По каким критериям выбирать 3д принтер

Правильный выбор инструмента – залог легкой работы и успеха. Постараемся разобраться какие параметры могут быть важными, а какие будут являться второстепенными и наименее значимыми, или же вообще уловками маркетологов в погоне за покупателем.

Область печати

Первым и наиболее важным параметром при выборе 3д принтера является его область печати, т.е. какой максимальный объект можно напечатать на принтере за один раз. Поэтому вам необходимо проанализировать планируемые работы и сделать вывод о габаритных размерах типовых объектов. Детали, напечатанные на фотополимерных принтерах легко поддаются постобработке, а также склеиванию, поэтому если большинство деталей, планируемых к печати, будут небольшого размера, и только малая часть из них габаритные – стоит рассмотреть возможность склеивания деталей.

Большая деталь, распечатанная на SLA принтере.

Не всегда в 3д печати большая область печати будет являться преимуществом. В SLA и DLP (LCD) технологиях большая область камеры построения подразумевает большую ванночку, которую необходимо заполнить фотополимерной смолой и обеспечить достаточное ее количество в ванночке на протяжении всего цикла печати, что может увеличить накладные расходы на содержание принтера. В технологии Polyjet которую разработали и запатентовали Stratasys, как и в аналогичной ей технологии MultiJet от 3D Systems, применяется принцип струйной фотополимерной печати с последующим отверждением по слоям, и масштабирование области печати не влияет на необходимый запас фотополимерной смолы для начала работы.

На фотографии – 3D принтер Stratasys J750. Требуется ровно столько материала, сколько требуется на саму деталь.

Стоит отметить, что увеличенная область по оси Z не всегда может являться существенным преимуществом, поскольку влечет значительное увеличение времени печати, а каскадная печать может быть эффективна для постановки задания на ночь, при этом возможен дополнительный расход материала на выстраивание поддержек.

Совместимость с материалами

Следующим параметром, на который необходимо обратить внимание при выборе 3D принтера это то, с какими материалами вы планируете работать. На этом этапе из списка может исчезнуть ряд 3д принтеров, потому что далеко не все принтеры могут работать со сторонними материалами, или работают, но с ограничениями в гарантии или в урезанных параметрах при работе с неоригинальными материалами. Поэтому если принтер работает только на оригинальных расходных материалах и в линейке материалов нет подходящего вам по функционалу или свойствам – стоит рассмотреть альтернативные модели 3д принтеров. Так со сторонними материалами не работают принтеры Stratasys с технологией Polyjet и MultiJet от 3D Systems – для них нужно покупать оригинальный картридж с фотополимерным материалом, а также сразу обозначим, что далее не будем затрагивать профессиональные модели SLA принтеров, поскольку их бюджет выше 3 миллионов рублей и каждый из них отличный предмет для отдельного сравнения и обзора. Несколько иная ситуация с принтерами Formlabs Form 2 и Uniz Slash. Для них поставляются оригинальные материалы, но производитель оставил возможность применения сторонних материалов. К сожалению, обновленная модель 3д принтера Formlabs Form 3 вышла с закрытыми настройками и Open Mode режима, как в Formlabs Form 2 нет. Таким образом использование сторонних материалов на этом принтере сейчас невозможно, надеемся, что производитель вернет возможность применения сторонних материалов в ближайших обновлениях прошивки.

Простая установка и замена материала в 3d принтерах Formlabs – просто извлеките картридж

Безусловно материалы, поставляемые в картриджах производителем оборудования максимально удобны в использовании – на картридже присутствует чип, который сообщит принтеру о характеристиках смолы и требуемом наборе профилей для печати, а также сроке годности, остатке материала и другой важной информации. Однако такие расходные материалы иногда дороже в 2-3 раза в сравнении со смолами, производимыми сторонними компаниями и поставляемых в различной таре, от небольших баночек до бочек.
Сейчас нет проблемы в поиске нужной фотополимерной смолы и на рынке они представлены в широком ассортименте. Так для стоматологии это Next Dent из Нидерландов, Detax из Германии и HarzLabs из России, которые активно завоевывают рынок по всему миру благодаря высокому качеству фотополимера и демократичной цене. Для общих инженерных задач хорошо известны полимеры от Fun to do, Wanhao, Monocure3D и Gorky Liquid.

Читайте наши статьи о фотополимерах Харц Лабс.

Также стоит упомянуть фотополимерные смолы китайского бренда Esun, среди которых особое внимание можно уделить выжигаемым фотополимерам Esun Castable для стоматологов, Esun Castable для ювелиров и Esun Water Washable, особенность которой заключается в том, что напечатанные модели из нее промываются обычной проточной водой без использования спирта.

Изучив ассортимент материалов, вы уже имеете представление какие материалы, прежде всего, вам потребуются и можете сузить круг для выбора оборудования.

Удобство использования и масштабирование

Нельзя забывать про удобство эксплуатации оборудования. Принтер это всего лишь устройство вывода, но от того как вы его настроите будет зависеть конечный результат.
К удобствам эксплуатации мы относим такие свойства, о которых не упоминают в перечне технических характеристик: удобство заправки материала и удобство смены материала, стабильность печати, подготовка стола и отправка задания на печать, завершение печати и подготовка оборудования к новому заданию. 

Удобство заправки и печати. 

Когда принтер работает с картриджем – здесь все просто – чип на картридже сообщит сколько материала осталось, хватит ли его на текущее задание, а также подскажет, какой профиль должен использовать 3д принтер чтобы выполнить задание. Если мы используем совместимые материалы, то за необходимый уровень фотополимера в ванночке отвечает оператор 3д принтера, а настройки под каждый материал либо предоставляет производитель, как это сделали HarzLabs, кто на всю линейку своих материалов подготовили параметры для основных моделей принтеров, либо подбирает оператор. Эту процедуру необходимо выполнить 1 раз на каждый материал, после чего сохранить параметры и использовать их всегда при работе с этим материалом. Некоторые модели 3d принетров, как например Uniz Slash Plus, оборудованы насосом для перекачки фотополимера из банки в ванночку, что увеличивает время работы принтера без контроля оператором.
Перед началом печати принтер требуется откалибровать, от быстроты и легкости этого процесса так же зависит результат. У каждого принтера своя система калибровки – у одних регулируются ножки, выводя уровень установленной ванночки в идеальный горизонт, у других регулируется платформа построения, для идеального прилегания к ванночке. Так, на наш взгляд , самая простая, надежная и практичная регулировка на сегодняшний день – у принтера Elegoo Mars.

Наш большой обзор на на 3д принтер Elegoo Mars можете найти по ссылке

Смена материала. 

Если следующая печать будет из другого фотополимера, то необходимо сменить ванночку или полностью очистить ее от материала, с последующей заменой пленки, если это подразумевается конструкцией. Фотополимер отверждается под действием ультрафиолета, который так или иначе поступает в помещение и поэтому снятую ванночку необходимо закрыть крышкой, а неиспользованный из нее фотополимер слить в емкость для хранения через фильтрующий элемент. Системы, которые работают с картриджами не позволяют слить фотополимер в исходную емкость, поэтому необходимо хранить снятые ванночки в закрытом состоянии в темном месте, при этом хранение не может быть продолжительным, поскольку УФ излучение найдет путь к отверждению материала в ванночке и приведет ее в негодность.
Если вы предполагаете постоянно работать с несколькими материалами – обязательно имейте запас ванночек под каждый материал. Это сохранит много времени, а печать будет всегда качественной.

Стабильность печати.

От стабильности печати напрямую зависит конечный результат. За качественный результат отвечает лазер и оптическая система в SLA технологии и матрица в DLP\LED. Матрица более стабильна и устойчива к воздействию внешних факторов, таких как транспортировка, перемещение и т.д. Принтер должен быть хорошо изолирован от попадания пыли и УФ лучей снаружи, а также от паразитной засветки, которая часто может присутствовать на 3д принтерах с технологией DLP \ LCD. Обратите внимание на качество изготовления корпуса и на плотность прилегания крышек, а также как изолировано пространство около ванночки от паразитной засветки от матрицы. Некоторые модели принтеров, как например, Formlabs Form 3 оборудованы датчиками открытия крышки, что приведет к остановке печати при поднятии крышки. У этого же принтера есть система перемешивания полимера в ванночке во время печати.

Перемешивание фотополимера в принтере Formlabs Form2 во время печати в ванночке

Подготовка задания и отправка на печать.

Вам предстоит разместить на столе детали, подготовить файл и отправить его на принтер. Уверены, что придется делать это часто, ведь 3д печать набирает обороты, а значит программное обеспечение 3д принтера должно хорошо справляться с этой задачей. Программы всех устройств позволяют в автоматическом режиме разместить детали на столе, ориентируясь на минимальное время печати или максимальное количество деталей, требуемых разместить на столе, расставить поддержки. Программы делают это по своим алгоритмам, и без контроля оператора здесь не обойтись. Не будем глубже погружаться в программное обеспечение, поскольку это объемная тема для отдельной статьи. После того, как задание сформировано – его необходимо отправить на печать. Это можно сделать несколькими способами, в зависимости от того, какие интерфейсы поддерживает принтер – через карту памяти, через USB кабель, USB флешкой или через Wi-Fi \ Ethernet. Считаем, что возможность беспроводной передачи является серьезным преимуществом, и позволит эффективно масштабироваться в будущем.

Нужно помнить, что когда с 3д принтером работает не заинтересованное лицо, то риск выхода из строя оборудования и неуспешной печати значительно увеличивается. Именно поэтому при массовых производствах максимально эффективными будут 3d фермы или ряд идентичных 3д принтеров, для подготовки детальной должностной инструкции и последовательности действий.

Программное обеспечение некоторых принтеров позволяет создать единый центр контроля за состоянием оборудования, статусом печати, а также отправлять задание на свободное устройство.

Дополнительное оборудование для 3D печати

Помимо 3д принтера и материалов для изготовления качественных изделий вам также понадобится дополнительное оборудование.

В первую очередь, это ультразвуковая ванна для очистки моделей после печати. С ее помощью с поверхности изделия удаляются излишки материала, делая его гладким и ровным. Есть более бюджетные варианты, но с меньшим объемом, к примеру УЗ-ванна Uniz UC-4120 на 3.2 литра

или Formlabs Form Wash на 8,6 литров.

Бюджет и стоимость владения оборудованием

И вот мы подошли к моменту, когда необходимо определиться с доступным бюджетом на приобретение оборудования. Рассматривать бюджет покупки в отрыве от стоимости владения оборудованием некорректно, и мы покажем это в таблице ниже.
Рассмотрим стоимость владения несколькими принтерами, которые на сегодняшний день являются абсолютными бестселлерами в России. Для удобства считаем, что принтеры берутся для интенсивной работы и потребляют 1 литр фотополимера в неделю, что далеко от критической нагрузки.
Пояснение к расчетам. Для качественной печати ванночку необходимо менять после расхода 3д принтером 2х литров фотополимеров. Если производитель предусмотрел замену пленки, то ванночку закладываем в затраты только раз в год, т.к. износ ее рамы минимален. Если есть дополнительные элементы, требующие замены, LCD дисплей или лазер, мы их учитываем исходя из заложенного ресурса работы этих элементов. Также в таблице учли стоимость дополнительного оборудования - уф-камеры и уз-ванны. Выбор подобных устройств очень большой, мы берем самые доступные и подходящие для постоянной работы модели.

Не учитываем возможные затраты на не гарантийные ремонты, поскольку выборка является наиболее отказоустойчивой. Затраты на обслуживающий персонал и затраты на постобработку не учтены, поскольку в каждом случае они будут идентичными.

	Стоимость	1 год	2 год	3 год	Затраты
Formlabs
Formlabs Form 3	360 000,00 ₽	-	-	-	360 000,00 ₽
Formlabs White Resin, 1л	16 800,00 ₽	873 600,00 ₽	873 600,00 ₽	873 600,00 ₽	2 620 800,00 ₽
Formlabs Resin Tank	16 000,00 ₽	416 000,00 ₽	416 000,00 ₽	416 000,00 ₽	1 248 000,00 ₽
УФ-камера Wanhao Boxman-1	33 900,00 ₽	-	-	-	33 900,00 ₽
УЗ-ванна Uniz 3,2л	13 900,00 ₽	-	-	-	13 900,00 ₽
		Итого стоимость владения			4 276 600,00 ₽
Uniz
Uniz Slash Plus	245 000,00 ₽	-	-	-	245 000,00 ₽
Unis zABS белый, 0,5л	6 300,00 ₽	655 200,00 ₽	655 200,00 ₽	655 200,00 ₽	1 965 600,00 ₽
Ванночка Uniz	7 500,00 ₽	195 000,00 ₽	195 000,00 ₽	195 000,00 ₽	585 000,00 ₽
УФ-камера Wanhao Boxman-1	33 900,00 ₽	-	-	-	33 900,00 ₽
УЗ-ванна Uniz 3,2л	13 900,00 ₽	-	-	-	13 900,00 ₽
		Итого стоимость владения:			2 843 400,00 ₽
Phrozen
Phrozen Shuffle 4k	140 000,00 ₽	-	-	-	140 000,00 ₽
Harz Labs Basic Resin, 0,5л	3 300,00 ₽	343 200,00 ₽	343 200,00 ₽	343 200,00 ₽	1 029 600,00 ₽
Ванночка Phrozen	7 100,00 ₽		7 100,00 ₽	7 100,00 ₽	14 200,00 ₽
Пленка	1 750,00 ₽	22 750,00 ₽	22 750,00 ₽	22 750,00 ₽	68 250,00 ₽
LCD модуль phrozen shuffle 4k	23 000,00 ₽		23 000,00 ₽	23 000,00 ₽	46 000,00 ₽
УФ-камера Wanhao Boxman-1	33 900,00 ₽	-	-	-	33 900,00 ₽
УЗ-ванна Uniz 3,2л	13 900,00 ₽	-	-	-	13 900,00 ₽
		Итого стоимость владения:			1 345 850,00 ₽

Как видно из таблицы, за 3 года не самой интенсивной работы 3д принтера он распечатает материалов на сумму в 10 раз больше стоимости устройства. Именно по этой причине финансовый фактор мы отнесли к одному из последних, который может влиять на решение о покупке, и он идет после удобства пользования принтером. Для корректной оценки эффективности оборудования для вашего бизнеса, необходимо проанализировать предполагаемый объем работ, и результаты могут получиться противоположными, так как при небольших объемах печати на первое место выходят комфорт перенастройки оборудования, удобство пользованием и возможность легкой смены материала. Если у вас не будет специалиста по 3д печати, при этом предполагаются только редкие задания на печать, которые будет отправлять специалист, занятый другими проектами, то критичным будет экономия его времени на подготовку оборудования, и здесь комфорт пользования оборудованием выходит на первый план.

Наиболее популярные принтеры 2020 года

 

Плюсы:
Один из самых удобных в использовании фотополимерных 3d принтеров на рынке
Легкая смена материалов
Принтер прост в освоении и не требует изучения параметров и свойств материалов

Минусы:
Невозможность использования сторонних материалов
Низкая скорость печати при загрузке всего стола.
Высокая стоимость расходных материалов

Плюсы:
Высокое качество и скорость печати
Большая область печати
Возможность применения сторонних материалов и всеядность этого принтера
Система перекачки фотополимера, автоконтроль уровня материала.

Минусы:
Запуск принтера только с управляющего ПК или смартфона
Шумная работа принтера при выходе на рабочий режим
И как ни странно – система перекачки фотополимера. Она будет требовать периодического обслуживания и чистки

Плюсы:
Доступная цена и низкие эксплуатационные расходы
Высокоточная печать
Поддержка всех совместимых с технологией материалов

Минусы:
Неочевидное управление и настройки, хотим верить что решится в ближайших прошивках
Слайсер – рекомендуем пользоваться альтернативным ПО или приобрести дополнительно ПО Formware


Elegoo Mars, 31 900 рублей

Плюсы:
Качественный принтер в самой доступной ценовой категории
Работает со сторонними материалами
Удобный и надежный узел регулировки столика

Минусы:
Легкий. Нужно расположить на столе таким образом, чтобы исключить случайное перемещение
Все разъемы на задней панели принтера.

В этом коротком сравнении ценовой сегмент до 50 000 рублей был представлен только принтером Elegoo Mars, и целенаправленно не стали добавлять такие модели как Phrozen Sonic Mini , Anycubic Photon S , Wanhao GR1 , Wanhao D7 и другие, поскольку их сравнение это тема отдельного нашего будущего обзора.

Выводы

Выбор 3д принтера сложный процесс, и сложен он прежде всего из-за того, что нужно правильно расставить приоритеты перед покупкой. У каждого существующего 3д принтера есть как плюсы так и минусы, а какие из параметров для вас будут наиболее важными, а какие наименее важными – решать только вам.
Остались сомнения при выборе? Обязательно договоритесь о посещении шоу-рума с продавцом или закажите тестовую печать. Минимальные затраты при выборе оборудования не идут ни в какое сравнение с возможными потерями в случае приобретения неподходящего 3д принтера.

Остались вопросы? Задайте их.
Будем рады видеть вас в нашем шоу-руме для подробных консультаций и демонстрации оборудования, после окончания эпидемии конечно.

Статьи по теме:
Обзор 3d принтера Uniz Slash Plus
Линейка 3д принетров Phrozen
Самый подробный разбор 3д принтера Elegoo Mars
Фотополимерные материалы Harz Labs
Технологии 3д печати