Огляд кращих фотополімерів для 3D друку

Фотополімери – це основа для високоточних виробів у 3D друці методом стереолітографії (SLA) та DLP. Правильний вибір матеріалу впливає на якість, міцність і функціональність готових моделей. У цьому огляді ми розглянемо найкращі фотополімери, їхні особливості, переваги та сфери застосування.

Що таке фотополімер

Фотополімер – це рідкий матеріал, який твердне під дією ультрафіолетового або іншого джерела світла. Основу фотополімеру складають мономери, олігомери та фотоініціатори. Під дією світла починається реакція полімеризації, що перетворює рідину на тверду структуру, шар за шаром формуючи об’єкт.

Easy3DPrint і фотополімерний 3D друк: практичний досвід

У компанії Easy3DPrint ми виконуємо 3D друк із фотополімерних матеріалів у Харкові, Києві та інших містах України. У роботі використовуємо різні типи смол – стандартні, міцні, гнучкі, біосумісні та ливарні. Це дозволяє виготовляти як прості візуальні моделі, так і точні функціональні прототипи, деталі для медицини чи ювелірного лиття.
Ми працюємо з технологіями SLA та LCD, контролюючи якість на кількох етапах виробництва – від моделювання до обробки та фарбування. У нашому розпорядженні 46 одиниць обладнання, власні виробничі та шліфувальні зони. До кожного проєкту підходимо індивідуально, підбираючи матеріал і технічне рішення під задачу замовника.

Типи фотополімерних смол для 3D друку

Фотополімери – це спеціалізовані рідкі матеріали, які під дією світлового випромінювання (зазвичай ультрафіолету з довжиною хвилі 355-405 нм) переходять з рідкого стану в твердий. Цей процес – фотополімеризація – лежить в основі 3D друку за технологіями SLA (лазерна стереолітографія), DLP (проекційна фотополімеризація) та LCD (матрицева полімеризація).

У процесі друку смола затверджується шар за шаром згідно з цифровою 3D-моделлю, дозволяючи створювати деталі з високою точністю, чіткою геометрією та гладкою поверхнею. Завдяки цьому фотополімерні технології широко застосовуються там, де критично важливі деталізація, якість поверхні та функціональні характеристики виробу.

Смоли відрізняються одна від одної за рядом параметрів:

• Механічні властивості: твердість, еластичність, ударостійкість, зносостійкість.
• Оптичні характеристики: прозорість, колір, блиск.
• Сумісність із біологічними тканинами: наявність сертифікації для медичного використання.
• Поводження при термообробці: термостійкість, випаровування, залишкова зола.

У залежності від цих властивостей, фотополімери класифікуються на типи, які відповідають певним задачам у виробництві: від створення візуальних макетів до виготовлення функціональних механічних елементів, медичних шаблонів або ювелірних виробів.

Стандартні смоли

Найпоширеніший тип, що використовується для друку візуальних моделей, демонстраційних прототипів, декоративних елементів, сувенірів, статуеток. Вони відносно дешеві, мають високу роздільну здатність та гладку поверхню.

Можуть бути

• Кольоровими – чорні, білі, сірі, бежеві тощо.
• Прозорими – дають змогу моделювати об’єкти з ефектом скла.
• Водозмивними (Washable) – для очищення моделей достатньо води, без використання ізопропілового спирту.

Недоліки

Крихкість, слабка стійкість до ударів, обмежена механічна міцність. Їх не варто використовувати для деталей, які будуть згинатися або піддаватись механічним навантаженням.

Інженерні смоли

Розроблені для створення технічних, функціональних деталей, що мають витримувати механічне навантаження. 

Види інженерних смол

• Tough / Durable: ударостійкі та міцні, аналог ABS або нейлону.
• Термостійкі: витримують до 230 °C, використовуються для литтєвих форм, оснастки, корпусів, що працюють при нагріві.
• Хімічно стійкі: інертні до масел, розчинників, кислот.
• Електроізоляційні: застосовуються в електроніці.

Переваги

Висока міцність, жорсткість, можливість використання у технічному середовищі.

Недоліки

Ввища ціна, складніший процес друку та післяобробки.

Гнучкі фотополімери (Flexible / Elastic)

Смоли з еластичними властивостями, які імітують гуму або силікон. Використовуються там, де потрібна деформація без руйнування.

Смоли

• Амортизатори
• Ущільнювачі
• Гнучкі корпуси
• Ортопедичні компоненти

Мають різну твердість по Шору (Shore A) – від дуже м’яких до умовно жорстких.

Переваги

Деформуються і відновлюють форму, стійкі до вібрацій.

Обмеження

Не всі принтери підтримують друк такими смолами, матеріали швидше зношуються в порівнянні з жорсткими смолами.

Ливарні (випалювані) смоли

Спеціально призначені для технологій лиття по виплавлюваній моделі. При термічному впливі вигорають повністю, не залишаючи золи або попелу.

Основні сфери використання

• Ювелірне виробництво
• Стоматологія
• Лиття художніх або технічних деталей

Мають низьке теплове розширення та високу точність. Потребують ретельного налаштування температурних профілів при випаленні.

Особливість

Зазвичай мають характерний запах і вимагають вентиляції.

Біосумісні смоли (медичні / стоматологічні)

Використовуються в медичних цілях – зокрема у стоматології, ортопедії, хірургії.

Види

• Тимчасові коронки
• Ортодонтичні капи
• Імплантати
• Хірургічні шаблони
• Анатомічні моделі

Смоли проходять біосертифікацію (наприклад, USP Class VI або ISO 10993), не токсичні, безпечні для короткотривалого або постійного контакту з тканинами.

Потребують

Точного дотримання режимів друку, полімеризації та стерилізації.

Термостійкі смоли

Ці фотополімери призначені для виробів, що працюють при високих температурах.

Переваги

• Стабільність при нагріванні до 200-250 °C
• Стійкість до деформацій
• Застосування в литтєвих формах, нагрівальних елементах, термопластичних процесах

Недоліки

Дорожчі, можуть бути крихкішими за tough-смоли, вимагають ретельної обробки.

Прозорі та кольорові смоли

Підходять для створення деталей, де важлива оптика або естетика.

Такі види

• Лінзи
• Світлорозсіювальні елементи
• Дизайнерські прототипи
• Демонстраційні корпуси

Прозорі смоли дозволяють бачити внутрішні елементи або створювати ефект скла. Для збереження прозорості необхідно точно промити, просушити та полірувати деталь.

Також існують напівпрозорі та світлопропускаючі матеріали зі спеціальними властивостями.

Сфера застосування: для чого ви друкуєте?

Розуміння цільового призначення друкованого виробу – найважливіший крок:

Прототипування, візуальні макети, навчання

• Рекомендуються: стандартні фотополімери
• Переваги: доступна ціна, легка обробка, висока деталізація
• Ідеально підходять для: хобі-друку, демонстраційних моделей, навчальних проектів

Функціональні, навантажувані деталі

• Рекомендуються: інженерні смоли
• Переваги: висока міцність, термостійкість, можливість обрати гнучкі або жорсткі варіанти
• Застосування: машинобудування, приладобудування, архітектура, технічне прототипування

Ювелірні вироби, лиття по виплавлюваних моделях

• Рекомендуються: випалювані (ливарні) фотополімери
• Особливості: повне вигорання без залишку, відсутність золи
• Сфери використання: ювелірне виробництво, художнє лиття, моделі зі складною геометрією

Стоматологія, медицина

• Рекомендуються: біосумісні смоли
• Особливості: сертифіковані для медичного використання, безпечні при контакті зі шкірою та слизовими
• Застосування: хірургічні шаблони, ортодонтичні капи, ретейнери, тимчасові коронки, анатомічні моделі

Дизайн, оптика, прозорі моделі

• Рекомендуються: прозорі або кольорові фотополімери
• Переваги: можливість створювати естетично привабливі вироби з ефектом скла
• Застосування: освітлювальні елементи, демонстраційні макети, оптичні компоненти, дизайнерські проєкти

Фізико-механічні властивості: яким має бути готовий виріб?

Перед покупкою смоли потрібно чітко уявити характеристики майбутньої деталі:

Гнучкість чи жорсткість

• Для деталей, які повинні згинатися, стискатися або поглинати вібрації, обирайте гнучкі смоли (типу Flex або Elastic).
• Якщо потрібна стабільна, тверда геометрія – використовуйте жорсткі фотополімери.

Ударна міцність, стійкість до навантажень

• Для виробів, які мають витримувати удари або механічні навантаження, підходять ударостійкі або інженерні смоли.
• Деякі смоли мають властивості, подібні до ABS або поліаміду.

Стійкість до високих температур

• Якщо деталь працює біля джерел тепла або потребує термообробки – обирайте термостійкі смоли.
• Такі матеріали витримують до 230 °C і більше.

Рівень деталізації

•  Для моделей з високою деталізацією важлива тонкошарова полімеризація.
• Обирайте смоли з низькою в’язкістю, які добре передають мікродеталі (наприклад, для фігурок, медичних моделей, ювелірних форм).

Фінальна обробка

• Деякі смоли легко шліфуються та поліруються – ідеально для прозорих або презентаційних виробів.
• Інші можуть мати обмеження у післяобробці, тож важливо враховувати це заздалегідь.

Сумісність із вашим 3D-принтером

Не всі фотополімери сумісні з будь-яким 3D-принтером. Важливо враховувати:

Технологія друку

• SLA: працює з лазером, часто потребує смол із коротшою довжиною хвилі (355 або 385 нм).
• DLP: використовує цифровий проектор, забезпечує рівномірне затвердіння.
• LCD: найпоширеніша технологія серед настільних принтерів, підтримує смоли з довжиною хвилі 405 нм.
• Характеристики джерела світла: обов’язково перевіряйте довжину хвилі випромінювання вашого принтера. Найчастіше це 405 нм, але може бути й інша – особливо у професійних SLA-принтерах.
• Друковане поле і роздільна здатність: для складних, дрібних моделей потрібен високий DPI / 4K/8K/14K дисплей, що підтримується не всіма принтерами. Це критично для прозорих деталей, дрібних вставок або ювелірних виробів.
• Відкрита чи закрита система: деякі принтери дозволяють використовувати сторонні смоли (відкрита система), інші – лише фірмові матеріали (закрита система). Перевірте це в специфікаціях вашого обладнання.

Рекомендація

Перед покупкою обов’язково прочитайте технічну документацію до смоли та принтера. Звертайте увагу на:

• час експозиції;
• температуру навколишнього середовища;
• потребу в ультрафіолетовому затвердінні (post-cure);
• вимоги до зберігання.

Для кого які фотополімерні смоли підходять

Правильний вибір фотополімерної смоли значною мірою залежить від професії, досвіду користувача та завдань, які ставляться перед 3D-друком. Нижче наведено основні категорії користувачів та відповідні типи смол:

Початківець або хобіст

Рекомендовані смоли: стандартні, водозмивні (Washable). Ці смоли найкраще підходять для ознайомлення з технологією 3D-друку. Вони легкі у використанні, не вимагають складної післяобробки й підходять для створення навчальних моделей, макетів, фігурок або простих побутових речей. Washable-смоли можна очищувати водою, що особливо зручно для домашнього використання.

Інженер або промисловий дизайнер

Рекомендовані смоли: інженерні, термостійкі, гнучкі (flex). Для створення функціональних прототипів, корпусів пристроїв, технічних елементів, амортизаторів або фіксаторів використовуються смоли з підвищеною міцністю, термостійкістю або пружністю. Вони забезпечують довговічність і точність виробів навіть під навантаженням.

Медичний спеціаліст або стоматолог

Рекомендовані смоли: біосумісні, стоматологічнію. Ці смоли сертифіковані для безпечного контакту з тілом людини. Їх застосовують у стоматології для друку кап, анатомічних моделей, хірургічних шаблонів і тимчасових протезів. Вони стабільні, нетоксичні та витримують стерилізацію.

Ювелір або ливарник

Рекомендовані смоли: випалювані (castable). Для створення воскових моделей, які згодом використовуються у литті металів, підходять спеціальні ливарні смоли. Вони повністю вигоряють без залишку, не залишаючи золи, що дозволяє отримати максимально точну і гладку металеву форму.

Декоратор або інтер’єрний дизайнер

Рекомендовані смоли: прозорі, кольорові, гнучкі. Ці смоли дозволяють створювати естетично привабливі вироби: світлові елементи, прозорі або напівпрозорі компоненти, декоративні вставки, деталі з акцентом на колір або форму. Гнучкі смоли також додають можливість виготовляти м’які або рухомі компоненти в дизайні.

Рекомендовані 3D-принтери для фотополімерного друку

Для якісного друку фотополімерними смолами важливо обрати принтер, який відповідає вашим задачам – від ювелірної точності до великоформатного виробництва. Ось кілька моделей, які заслуговують на увагу завдяки своїм характеристикам, стабільності роботи та широкій підтримці матеріалів.

Anycubic Photon Mono M5

Anycubic Photon Mono M5 – це потужний фотополімерний 3D-принтер нового покоління з неймовірною роздільною здатністю 12К, що дозволяє створювати надточні моделі з ідеальною поверхнею. Завдяки технології LCD з монохромним дисплеєм забезпечує швидке та стабільне затвердіння смоли при збереженні високої деталізації.

Характеристики

• Технологія: LCD (монохромний дисплей)
• Роздільна здатність: 11520 x 5120 (12К)
• Робоча область: 200 x 218 x 123 мм
• Довжина хвилі: 405 нм
• Інтерфейс: сенсорний дисплей, підтримка Wi-Fi

Особливості

• Дуже висока деталізація – відмінно підходить для складних форм
• Стабільна швидкість друку завдяки новому драйверу підйомної осі
• Можливість працювати з великою кількістю смол (у т.ч. прозорими та гнучкими)
• Простий у використанні, автоматичне калібрування

Недоліки

• Обмежена висота друку (до 200 мм)
• Потребує якісної вентиляції (як і всі LCD-принтери)
• Не підходить для масового виробництва великих моделей

Кому підходить

• Дизайнерам, що працюють з мініатюрами або деталізованими макетами
• Ювелірам, моделістам, інженерам-конструкторам
• Початківцям, які хочуть отримати високу якість без складних налаштувань

Anycubic Photon D2

Photon D2 – це фотополімерний 3D-принтер на базі DLP-технології, що відрізняється підвищеною точністю, рівномірною експозицією та довговічністю проєктора. У порівнянні з LCD-моделями, цей принтер має менше рухомих частин і забезпечує стабільно високу якість друку навіть на дрібних деталях.

Характеристики

• Технологія: DLP (Digital Light Processing)
• Робоча область: 130 x 73 x 165 мм
• Роздільна здатність: 2560 x 1440 (HD DLP)
• Довжина хвилі: 405 нм
• Шум: < 35 дБ
• Споживання енергії: дуже низьке

Особливості

• Проєкція світла через цифровий чіп забезпечує точне затвердіння
• Рівномірна експозиція – усі кути моделі друкуються з однаковою якістю
• Безшумна робота – ідеальний для домашнього або офісного використання
• Тривалий ресурс джерела світла (до 20 000 годин)

Недоліки

• Менша робоча площа, ніж у деяких LCD-принтерів
• Порівняно вища ціна через DLP-проєктор
• Обмежена кількість підтримуваних смол (переважно 405 нм)

Кому підходить

• Стоматологам, ювелірам, фахівцям, що працюють з мікродеталями
• Технологам для тестування дрібних функціональних елементів
• Тихим майстерням або лабораторіям, де потрібна тиша

Anycubic Photon M5s Pro (14K)

Anycubic Photon M5s Pro (14K) – цей принтер вирізняється надвисокою роздільною здатністю 14К, що дозволяє отримати виняткову чіткість навіть на найдрібніших ділянках. Завдяки покращеній оптичній системі та автоматичній компенсації експозиції, M5s Pro забезпечує точність і якість преміум-класу для професійного використання.

Характеристики

• Технологія: LCD (монохромна матриця)
• Роздільна здатність: 13312 x 5120 (14K)
• Область друку: 223 x 126 x 200 мм
• Довжина хвилі: 405 нм
• Особливості: автоматичне калібрування, AI-моніторинг друку

Особливості

• Еталонна деталізація для складних і критичних моделей
• Інтелектуальні системи моніторингу: аналіз товщини шарів, підказки
• Швидкий друк без втрати точності завдяки новій підйомній осі
• Ідеальний для складних технічних проєктів і дослідницьких задач

Недоліки

• Підвищені вимоги до якості смол і стабільності середовища
• Вартість вище середнього сегменту
• Потрібна добре освітлена та вентильована зона для обслуговування

Кому підходить

• Інженерам, що створюють точні корпуси, оптичні компоненти, пристрої
• R&D-відділам для тестування концептуальних зразків
• Медичним лабораторіям для шаблонів та анатомічних моделей

Anycubic Photon M3 Max

M3 Max – це великий LCD-принтер із великою робочою зоною, що дозволяє одночасно друкувати кілька моделей або великогабаритні деталі. Завдяки 7K-роздільній здатності та стабільному світловому джерелу, він забезпечує хорошу якість навіть на великому форматі.

Характеристики

• Технологія: LCD (монохромний екран)
• Роздільна здатність: 7680 x 4320 (7K)
• Область друку: 300 x 298 x 164 мм
• Довжина хвилі: 405 нм
• Дисплей: 4.3″ сенсорний

Особливості

• Велика платформа – ідеально для друку медичних шаблонів, корпусів
• Підтримка великої кількості матеріалів, зокрема термостійких смол
• Надійна система подачі платформи для рівномірного друку
• Зручний інтерфейс та велике вікно огляду

Недоліки

• Габаритність – потребує більше місця
• Витрата смоли значно вища
• Повільніший друк порівняно з меншою платформою

Кому підходить

• Технічним фахівцям, які працюють з великими компонентами
• Медичним установам – для шаблонів, анатомічних моделей, хірургічних форм
• Майстерням із серійним виробництвом невеликих партій моделей

Висновок

Фотополімерний 3D друк відкриває широкі можливості для інженерії, медицини, ювелірного виробництва, дизайну та освітніх проєктів. Однак, досягнення високої якості виробів напряму залежить від правильного вибору смоли. Стандартні фотополімери підійдуть для навчання та візуалізації, інженерні – для функціональних деталей, біосумісні – для медицини, ливарні – для ювелірів, а прозорі та гнучкі – для творчих і технічних рішень.

Не менш важливо обрати відповідне обладнання. Сучасні принтери, такі як Anycubic Photon Mono M5, D2, M5s Pro або M3 Max, дозволяють реалізовувати проєкти різного масштабу та складності. Вони підтримують найпоширеніші типи смол (405 нм), мають різні роздільні здатності й області друку, що дозволяє підібрати оптимальний варіант під кожну задачу.

У підсумку, вдала комбінація правильно підібраного матеріалу та надійного принтера – запорука точного, міцного та естетичного результату у фотополімерному 3D друці.

FAQ