DLP กับ SLA ต่างกันไหม
หลักการทำงานเครื่องพิมพ์ 3 มิติ (3D Printer) ประเภทของการพิมพ์ระบบเรซิน หรือระบบถาดเรซิน ใช้เทคโนโลยีการขึ้นรูปด้วยแสง ได้แก่ SLA (Stereo lithography), DLP (Digital Light Processing), Continuous Liquid Interface Production (CLIP) เป็นต้น เป็นระบบที่ใช้การฉายแสงไปที่ตัววัสดุพอลิเมอร์ไวต่อแสง (Photo Resin, Photo polymer) บรรจุในถาดที่ใช้การเคลื่อนที่แบบขึ้นลงได้เท่านั้น เมื่อเรซิ่นถูกแสงจะแข็งตัวเฉพาะบริเวณหรือพื้นที่โดนแสงนั้นๆ ด้วยหลักการแข็งตัวของเรซิ่นนี้ในการทำชิ้นงานให้เกิดรูปร่างขึ้นมา เมื่อทำให้เกิดรูปร่างขึ้นในชั้นหนึ่งๆ แล้วเครื่องก็จะเริ่มทำให้แข็งเป็นรูปร่างในชั้นต่อๆ ไปโดยการเคลื่อนถาดลงไปทีละชั้น จนเกินเป็นชิ้นงานวัตถุที่จับต้องได้
ปัจจุบันเทคโนโลยีการพิมพ์แบบเรซินที่ได้รับความนิยมมาก คือ SLA และ DLP ซึ่งทั้งสองระบบมีความคล้ายกัน แตกต่างกันเพียงความเร็วในการพิมพ์ขึ้นรูป ซึ่ง DLP สามารถฉายแสงขึ้นรูปในแต่ละชั้นเพียงครั้งเดียว ทำให้พิมพ์ได้เร็ว จอฉายแสงจะเป็นลักษณะ Projector ส่วนระบบ SLA จะวาดโครงร่างขึ้นมาก่อน แล้วจึงฉายแสงเป็นภาพ จอฉายแสงมักใช้แบบ LCD จึงทำให้ระบบ DLP นั้นพิมพ์ได้เร็วกว่าระบบ SLA แม้ว่าทั้งสองระบบจะมีความต่างกันของเวลาการฉายแสง โดยภาพรวมก็ไม่ได้ส่งผลอันใดต่อผู้ใช้มากนัก ในทางตรงกันข้าม ทั้งสองระบบกลับถูกจัดให้เป็นสิ่งเดียวกัน จนสามารถเรียกชื่อของระบบแทนกันได้
(Diagram the DLP setup ; Source: DruckWege.de)
SLA
DLP
Hot Lithography คืออะไร
Vat photopolymerization หรือที่เราคุ้นกันในชื่อ Resin vat เปิดตัวในปี 1980 และยังคงเป็นอีกวัสดุอย่างหนึ่งในการเลือกสำหรับการพิมพ์ 3 มิติจากวัสดุพอลิเมอที่ถูกต้องด้วย เนื่องจากให้คุณภาพพื้นผิวสูง
Vat photopolymerization นั้นขึ้นอยู่กับเรซิน (photopolymer) เป็นของเหลวที่มีความหนืดต่ำ ซึ่งจะถูกฉายแสงในกระบวนการแบบเลเยอร์ การบ่มหรือการแข็งตัวสามารถทำได้โดยเลเซอร์ (stereolithography) หรือ Digital Light Projection (DLP)
สำหรับการผลิตชิ้นส่วนที่มีคุณภาพผิวที่ดีเยี่ยมด้วยกระบวนการ stereolithography (SLA) ยังคงเป็นวิธีการที่ทำได้ดีที่สุด อย่างไรก็ตามข้อเสียของเทคโนโลยีเหล่านี้ คือระบบวัสดุแบบดั้งเดิม โฟโตพอลิเมอร์ดั้งเดิมนั้นเปราะและมีอุณหภูมิความร้อนต่ำ ดังนั้นจะอยู่ภายใต้ขอบเขตที่จำกัด สำหรับการใช้งานด้านเทคนิค
จากเทคนิค Stereo lithography มีผู้พัฒนาต่อไปเป็นเทคนิค Hot Lithography เป็นเทคนิคที่เหมาะสำหรับการสร้างต้นแบบที่มีขนาดเล็ก หรือไม่ได้ใหญ่มากนัก ซึ่ง Photopolymers ที่พัฒนาขึ้นใหม่ของ Cubicure ได้เป็นเรซินที่มีความหนืดสูงและเหนียว ซึ่งไม่สามารถนำไปแปรรูปใช้กับเครื่อง SLA เชิงพาณิชย์ได้จนถึงปัจจุบัน จากปัญหานี้ทำให้ Cubicure ได้พัฒนากระบวนการผลิตของตัวเองเป็น Hot Lithography สำหรับการแก้ข้อบกพร่องของเรซินที่ไหลได้ไม่ดี
หัวใจของเทคนิค Hot Lithography ของเทคโนโลยีคือกลไกความร้อน และการเคลือบที่ได้รับการพัฒนาและจดสิทธิบัตรเป็นพิเศษ ซึ่งมีความสามารถในการแปรรูปเรซิน ที่มีความหนืดสูงสุดที่อุณหภูมิการใช้งานสูงถึง 120 °C
อุณหภูมิที่สูงขึ้นไม่เพียงส่งผลต่อความหนืดของเรซินเท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อเสถียรภาพและการเกิดปฏิกิริยาอีกด้วย ดังนั้นการจัดการและควบคุมกระบวนการที่แม่นยำ จึงจำเป็นต่อการหลีกเลี่ยงการเกิดพอลิเมอไรเซชั่นที่ไม่ได้ตั้งใจ อย่างการย่อยสลายของวัสดุ ดังนั้นอุณหภูมิขององค์ประกอบกระบวนการทั้งหมดสามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำ ความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดคือความร้อนของชั้นเคลือบบาง ๆ ของวัตถุดิบในระหว่างกระบวนการพิมพ์ ไม่ว่าในกรณีใดจำเป็นที่จะต้องหลีกเลี่ยงอุณหภูมิสูงสุด และความร้อนสูงในบริเวณโดยรอบ
ปัจจุบันได้มีการพัฒนาโดยใช้ chamber จากเครื่อง 3D Printer แบบ SLA ที่มีอยู่ในตามท้องตลาด แต่สามารถทำให้เกิดให้ความร้อนได้ ช่วยให้เรซินที่มีความหนืดสูงสามารถนำไปแปรรูปที่อุณหภูมิสูงขึ้นได้ ตัวอย่างเช่น เรซินที่ใช้โพลีบิทาไดอีน, เรซินโพลีเอสเตอร์ที่ไม่อิ่มตัว หรือเทอร์โมพลาสต์ที่เต็มไปด้วยโฟโตพอลิเมอร์ สามารถพิมพ์ด้วยวิธีนี้ได้ อิทธิพลของอุณหภูมิการพิมพ์ที่สูงขึ้นต่อ methacrylate resin ผลลัพธ์อาจนำไปสู่แอปพลิเคชันการพิมพ์ 4D ในอนาคต
ทำไม Hot Lithography ต่างกับ DLP
สิ่งที่แตกต่างกันคือ อุณหภูมิขณะขึ้นรูป Hot Lithography เป็นกระบวนการพิมพ์เรซินที่ต้องอาศัยอุณหภูมิความร้อนในขณะขึ้นรูป ส่วน DLP หรือ SLA สามารถใช้เรซินขึ้นรูปได้ด้วยอุณภหภูมิห้อง หรืออุณหภูมิปกติ
Hot Lithography แสดงให้เห็นว่าการพิมพ์ที่อุณหภูมิสูงกว่านั้นมีข้อดีหลายประการและเปิดโอกาสเพิ่มมากขึ้น ในการทำให้เกิดปฏิกิริยา photopolymerization อุณหภูมิการพิมพ์ที่สูงขึ้นจะช่วยลดเวลาในการพิมพ์ ขณะที่ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่สูงขึ้นและคุณสมบัติเชิงกลที่ดีขึ้นด้วย ทำให้การเคลื่อนที่ง่ายขึ้นและคุณสมบัติหลังจากการฉายแสงหรือการบ่มไม่ได้รับผลกระทบ ข้อด้อยคือชิ้นงานที่ผ่านการฉายแสงในแนว ZXY มีความต้านทานแรงดึงสูงกว่าเมื่อพิมพ์ที่อุณหภูมิปกติ เกิดจากความแม่นยำที่สูงขึ้นของ Hot Lithography และรอยหยักที่เกิดขึ้นระหว่างชั้นมากกว่า DLP หรือ SLA
Microscopic images specimens printed in ZXY orientation at 23 °C (left) and 70 °C (right) at equivalent magnification
Printed at room temperature (left) and by Hot Lithography (right)
