LCD vs. DLP vs. SLA:哪種 3D 列印機最適合你

選購指南29 Jan 2021

LCD vs. DLP vs. SLA:哪種 3D 列印機最適合你
目前市面上有各式各樣的 3D 列印機。LCD、DLP 與 SLA 3D 列印機都使用樹脂來製作列印成品。但哪一種最適合你的需求呢?  
 
今天,我們將專注介紹上述提到的樹脂 3D 列印機。我們會說明每種類型列印機的優缺點,並比較它們的解析度、準確度與精密度、速度以及成本。

LCD 3D 列印機簡介

LCD 3D 列印機使用 LCD 螢幕模組投射特定光線圖案,並利用該圖案固化樹脂槽中的樹脂。LED 光源會作為光源,而 LCD 螢幕則控制光線圖案。光線會從 LED 燈發出,接著穿過 LCD 螢幕並被樹脂吸收。LCD 螢幕會產生每一層的影像,同時一次固化整層樹脂。

Phrozen LCD 3D 列印機採用 ParaLED 技術,透過 LED 晶片陣列將光線穿過 LCD 螢幕投射,並使光線均勻分布於列印範圍。

DLP 3D 列印機簡介

DLP 3D 列印,也就是數位光處理技術,使用數位投影機將 UV 光投射至列印範圍,並一次固化一層樹脂。

DLP 3D 列印的光學圖案主要由投影機鏡頭內的數位微鏡元件(Digital Micromirror Device,DMD)產生。DMD 本身由大量微小鏡片組成,能控制投射出的光線圖案。當光線反射至其表面後,會改變角度並投射至液態樹脂。

SLA 3D 列印機簡介

SLA 3D 列印,也就是立體光固化技術,使用雷射作為光源來列印 3D 成品。當雷射逐點描繪單層圖案時,液態樹脂會在過程中固化。

雷射會透過電腦控制的鏡面反射,並由鏡面引導至樹脂中的不同座標,使樹脂固化形成各層結構。

解析度比較

解析度與 3 個維度相關:XY 解析度與 Z 解析度。

Z 解析度基本上由 3D 列印機的馬達、馬達驅動器以及螺桿規格所決定。Z 解析度指的是最小層高。日常列印時,我們通常會使用 30 - 100µm 等平均層高,而不是最小層高。

例如,Phrozen Sonic 4K 的 Z 解析度為 10µm,但我們通常會以 30 - 100µm 的層高進行列印。層高越低,模型列印所需時間越長。這表示當數值提高時,列印速度會更快。請注意,每台 3D 列印機都可以預先設定層厚。

請記住,STL 檔案本身的解析度也會影響最終列印成品的解析度。

不同類型的 3D 列印機,其 XY 解析度定義如下:

LCD 3D 列印機:對於 LCD 3D 列印機而言,XY 解析度由像素尺寸決定。

LCD 3D 列印機可以根據列印機 LCD 螢幕的像素尺寸,製作出更高解析度的 3D 成品。

在每個 LCD 螢幕中,你可以將 LCD 長度除以螢幕長度方向上的像素數量,計算出像素尺寸。以 Phrozen Sonic Mini 4K 為例,其 X 軸解析度(像素尺寸)為 134.4 mm / 3840 像素 = 0.035 mm。

Phrozen Sonic Mini 4K 提供 35µm 與 722 PPI 的 4K 解析度列印。PPI 指的是每英吋像素數(Pixel Per Inch)。列印機的 PPI 越高,3D 模型能呈現的細節越多。

DLP 3D 列印機:對於 DLP 3D 列印機而言,XY 解析度同樣由像素尺寸決定。不過不同之處在於,DLP 3D 列印機的像素尺寸取決於 DMD 上微小鏡片的尺寸。

每一層都會以方形像素呈現,並依照像素尺寸投射光線。

DLP 3D 列印機與 LCD 3D 列印機採用相同概念;你可以將微鏡片長度除以 DMD 上的像素數量,計算像素尺寸。

SLA 3D 列印機:對於 SLA 3D 列印機而言,XY 解析度取決於雷射光束的平均光點尺寸,以及控制雷射光束移動時的增量。

雷射光點尺寸可以根據你的列印尺寸進行調整。有些人也可能會用不同方式定義其解析度,例如掃描速度或最低功率下的光束尺寸。

由於技術方式不同,在將 SLA 3D 列印機與 DLP 和 LCD 3D 列印機進行比較時,應將其視為不同類型的案例。

準確度與精密度比較


LCD 3D 列印機:
由於市面上有各式各樣的 LCD 3D 列印機,許多公司現在正積極開發比以往更精準的 LCD 3D 列印機。這表示 LCD 3D 列印機在搭配適當的校正元件後,其準確度與精密度已逐漸接近傳統 SLA 3D 列印機所能提供的水準。

Phrozen LCD 3D 列印機採用 ParaLED 技術,確保 UV 光線發射角度盡可能保持平行。這能確保每層樹脂在列印過程中接收到相同量的 UV 光,提高光線穿透 LCD 螢幕的效率,同時精準投射每個像素。

DLP 3D 列印機:DLP 3D 列印機通常比 SLA 與 LCD 3D 列印機的精密度較低。

這是因為 DLP 列印機使用投影機鏡頭,將來自小型光源的光線投射至較大的範圍,使像素更容易因球面像差而產生變形。

部分專業 DLP 3D 列印機會嘗試透過製作落地式 3D 列印機來改善這種輕微變形,增加投影距離以降低球面像差的影響。

SLA 3D 列印機:由於 SLA 列印使用雷射,因此透過此技術列印出的 3D 模型通常具有良好的準確度與精密度。SLA 3D 列印機列印出的模型具有均勻且平滑的表面,因為雷射會沿著連續路徑移動,逐層慢慢描繪。

雖然 SLA 3D 列印機可以列印出平滑的模型,但購買此類設備的價格可能比 LCD 3D 列印機高出 3-5 倍。此外,SLA 3D 列印機的列印時間也更長,我們將在下一節說明。若你希望在家中列印樹脂模型或類似模型,從速度與成本考量來看,購買 LCD 3D 列印機會更值得。

速度比較

LCD 3D 列印機:LCD 3D 列印機與 DLP 3D 列印機相似,可以一次固化整層樹脂,因此列印速度也比 SLA 3D 列印機快許多,並且可以一次列印多個 3D 模型。

列印速度可能介於 Phrozen Shuffle XL Lite 的 20mm 到我們 Sonic Mini 4K 的 80mm 之間,取決於 3D 列印機是否採用 Mono-LCD 螢幕。

Mono-LCD 螢幕的使用壽命更長,列印速度也比一般彩色 LCD 螢幕更快。

這是因為單色 LCD 螢幕專為提供更高光線穿透率與更高耐熱性而設計。因此,採用 Mono-LCD 螢幕的 3D 列印機可以使用較短的單層曝光時間固化樹脂,並且比彩色 LCD 螢幕具有更長的使用壽命。

相比之下,彩色 LCD 螢幕固化樹脂所需時間更長,因為 LCD 面板的光線穿透率低於 Mono-LCD 螢幕。

Phrozen 領先業界,率先開發出 3D 列印領域中的 Mono-LCD 技術。

DLP 3D 列印機:由於整層樹脂會一次透過 UV 光固化,使用 DLP 列印機時,你可以一次列印大量小型模型。這個過程會比 SLA 3D 列印機更快,甚至也比部分 LCD 3D 列印機更快。

DLP 列印機的速度可達 20 至 140 mm/小時,但其解析度較低,且列印尺寸比 LCD 3D 列印機小。

SLA 3D 列印機:由於 SLA 3D 列印機使用雷射描繪單層圖案後才移動到下一層,因此使用此列印技術製作每個模型需要更長時間。

列印速度可能介於 14mm/小時至 36mm/小時。

由於 SLA 3D 列印機在列印時採用不同技術,因此無法完全與 DLP 或 LCD 3D 列印機的列印方式相比。如果你希望快速列印模型,建議購買 LCD 3D 列印機以兼顧速度與準確度,因為 SLA 3D 列印機的列印速度非常慢。

成本

LCD 3D 列印機:相較於其他 3D 列印技術,LCD 3D 列印機是為了提供更實惠的替代方案而設計。這類 3D 列印機使用 LCD 面板列印,而 LCD 面板可以輕鬆更換。此外,LCD 列印機可以製作得更小,因此大多數 LCD 3D 列印機都是桌上型設備,方便收納。

LCD 列印機價格可能介於 $199-$2,300 之間。例如,Phrozen Sonic Mini 售價為 $199.99,而我們的 Sonic XL 4K 售價為 $2,299.99。

Phrozen 的 3D 列印機能有效率地製作模型,同時確保高解析度列印,呈現 3D 模型中的所有細節。Phrozen 提供多款樹脂列印機,可用於個人用途、牙科 3D 列印、珠寶 3D 列印等更多應用。

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DLP 3D 列印機:DLP 3D 列印機也比 LCD 3D 列印機昂貴,因為它需要使用數位微鏡元件(DMD),而 DMD 的成本通常也較高。

DLP 3D 列印機的價格通常介於 $2,000 至 $4,000。

SLA 3D 列印機:就成本而言,SLA 3D 列印機通常比其他技術:DLP 與 LCD 3D 列印機更加昂貴。這是因為 SLA 3D 列印機包含機器與雷射設備,而這些元件通常價格較高。

根據你選擇購買的 SLA 3D 列印機品牌與類型不同,價格可能從基本 SLA 3D 列印機的 $3,500,到工業級 SLA 3D 列印機的數十萬美元不等。

讓我們仔細看看這張圖表。

DLP 3D 列印機的速度最快,但它們製作出的模型解析度較低,且成本也比 LCD 3D 列印機更高。由於使用投影機鏡頭,3D 成品也容易產生變形。

雖然 SLA 3D 列印機透過雷射能夠精準列印樹脂 3D 成品,但由於一次只能列印一個 3D 模型,因此列印速度非常慢。相比之下,DLP 與 LCD 3D 列印機都能一次列印整個平台上的多個 3D 模型。SLA 3D 列印機也通常
 
價格更高,因此一般使用者較難負擔。
雖然 LCD 3D 列印機的速度不如 DLP 3D 列印機快,但透過 LCD 螢幕與 UV 光線技術,它仍能提供準確且精密的列印效果,製作出具有極高解析度的 3D 模型。LCD 3D 列印機,尤其是 Phrozen LCD 3D 列印機,也能以非常實惠的價格取得。

現在,你已經完整了解三種類型 3D 列印機之間的差異。不過,在購買 3D 列印機前,你可能仍需要一些協助。購買前請先查看我們的部落格文章 「3D Printer Buying Guide: Find the Perfect Printer For Your Needs」。
 
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