Пиксель экрана и деталь на модели: как работает разрешение фотополимерного принтера

Польская компания Zortrax выпустила первую фотополимерную систему в своём ассортименте: настольный принтер с LCD-экраном. Это типичный представитель нового поколения: вместо лазера используется матрица светодиодов и жидкокристаллический экран, который пропускает свет только в нужных местах. Качество модели определяется тем, как мелко «режет» картинку этот экран.

Как работает экран-маска

Под рабочей платформой лежит экран, как в телефоне, только монохромный. Под ним светодиодная подсветка в УФ-диапазоне. На каждый слой экран показывает изображение сечения: светлые пиксели пропускают свет и отверждают смолу, тёмные закрывают. Пиксели экрана становятся «вокселями» модели. Подробнее о принципе — в материале про LCD 3D-печать смолой.

Размер пикселя

Размер пикселя зависит от размера экрана и числа пикселей:

Цифры приблизительные: у разных моделей они отличаются. Правило такое: чем больше область печати при том же числе пикселей, тем крупнее пиксель. Поэтому крупные принтеры менее детальны, чем компактные.

Слой и ступеньки

Высота слоя у LCD-принтеров обычно 25–100 мкм. Для миниатюр выбирают 25–50 мкм. Влияние слоя:

• на вертикальных стенках слоёв не видно;
• на пологих наклонных поверхностях (5–30° к горизонту) ступеньки заметны при слое 100 мкм и почти невидимы при 25–50 мкм;
• на куполах и сферах появляются концентрические линии, которые убирает шлифовка.

Чем тоньше слой, тем дольше печать: время растёт примерно пропорционально числу слоёв. Подробно о факторах скорости — в материале про скорость фотополимерной печати.

Сглаживание (anti-aliasing)

Пиксель сам по себе квадратный, и край детали получается ступенчатым. Чтобы сгладить, программа использует градации серого на границе: пиксели на краю светятся слабее и отверждают смолу на меньшую глубину. Это даёт плавные контуры, как в растровой графике. Настройка называется anti-aliasing и обычно имеет уровни 2×–8×. Высокий уровень делает поверхность гладкой, но может «размыть» очень мелкие детали.

Точность и усадка

Смола после отверждения слегка сжимается, около 0,5–1 %. Поэтому на модели 50 мм погрешность может составлять 0,25–0,5 мм, если не вносить поправку. Точность размеров по осям XY обычно ±0,05–0,1 мм при хорошей калибровке. Влияют температура смолы и воздуха, свежесть экрана, равномерность света. Экран и подсветка — расходные элементы, служат сотни или тысячи часов.

Что это значит для миниатюр и ювелирных моделей

Для фигурок и миниатюр размером 30–60 мм подходит пиксель 35–50 мкм и слой 25–50 мкм: лица, пальцы и складки читаются. Для ювелирных моделей с лапками и пазами нужен пиксель до 35 мкм и тонкие поддержки. Для крупных деталей (корпуса, макеты) важнее площадь, чем пиксель, и подойдёт 75–100 мкм. Различия технологий разобраны в материале про компактные фотополимерные принтеры и настольные фотополимерные принтеры.

Ориентация и поддержки

Чтобы лицо фигурки вышло гладким, модель наклоняют на 30–45°, а поддержки ставят с обратной стороны. Так мелкие детали не накладываются на поддержки и не оставляют следов. Для сложных миниатюр это даёт больший эффект, чем уменьшение пикселя. Подробнее о подготовке — в разборе SLA-печати: ориентации, поддержек и размера.

После печати

Модель промывают спиртом, досвечивают ультрафиолетом, удаляют поддержки, шлифуют и красят. Хорошая промывка важна не меньше разрешения: остатки смолы замазывают детали. Порядок работ описан в материале про постобработку фотополимерной печати, а миниатюры — в разборе фотополимерной печати для миниатюр.

Если нужно сделать

Печатаем на фотополимере миниатюры, фигурки, ювелирные модели и мелкие детали: с настройкой ориентации, промывкой, досветкой и по желанию покраской. Присылайте модель, а если её нет, поможем с моделированием по фото или эскизу. Подробнее о технологии — на странице фотополимерной печати, миниатюры показаны в разделе миниатюры, а цену оценивает калькулятор.