Considerate spesso simili, DLP e LCD sono in realtà due tecnologie molto diverse tra loro.
Considerate spesso simili, DLP e LCD sono in realtà due tecnologie molto diverse tra loro. Soprattutto se vuoi stampare materiali ad alte prestazioni e hai bisogno di precisione e qualità dei pezzi: non lasciarti ingannare pensando che siano intercambiabili. Ecco perché.
Man mano che la stampa 3D si fa strada nella produzione, emergono nuove tecnologie di stampa in grado di realizzare pezzi di qualità. Tra queste, la DLP (Digital Light Processing) e la LCD (Liquid Crystal Display, detta anche stereolitografia mascherata o mSLA) sono quelle che si stanno affermando con maggiore successo. Entrambe utilizzano resine fotopolimeriche in vasca per creare parti, strato su strato, mediante la proiezione di luce, ed entrambe offrono tempi di stampa rapidi grazie alla realizzazione di un intero strato in una sola volta. Gli operatori che offrono la tecnologia LCD (Nexa3D, Photocentric e stampanti di fascia bassa come Anycubic e Phrozen o simili) la paragonano alla DLP, ma è come confrontare le mele con le arance. In realtà le due tecnologie presentano alcune differenze fondamentali che è importante comprendere perché da queste dipendono le potenzialità delle stampanti, vale a dire i materiali e le geometrie che possono essere stampate con successo. DLP e LCD a confronto: vediamo quali sono le differenze e come incidono sulle funzionalità della stampante.
La DLP utilizza un proiettore digitale per concentrare la luce sulla resina, ottenendo una stampa estremamente precisa e dettagliata. La LCD utilizza una serie di LED che vengono proiettati attraverso uno schermo di mascheramento. Queste sorgenti multiple di luce UV, che inevitabilmente variano leggermente in intensità, rendono il risultato meno uniforme, laddove su alcuni schermi si rileva una perdita di luce tra i pixel, che si traduce in una polimerizzazione dello strato meno accurata. Inoltre, la luce UV causa un degrado rapido e uniforme del materiale organico dei cristalli liquidi, determinando una riduzione della precisione nel tempo.
Il diverso metodo di proiezione della luce fa sì che le parti si polimerizzino in modo diverso. Poiché lo schermo LCD assorbe la maggior parte dell'energia (fino al 90%), questa tecnologia ha spesso una minore irradianza (quantità di energia per unità di superficie) rispetto alla DLP (per evitare un degrado troppo rapido dei pannelli). I pezzi induriti in misura minore durante la stampa avranno proprietà meccaniche inferiori dopo la polimerizzazione rispetto a quelli induriti maggiormente. Le parti che risultano più deboli potrebbero necessitare di un maggior numero di supporti per conferire forza e stabilità durante la stampa, soprattutto nel caso di sporgenze, ponti, isole e sezioni trasversali di grandi dimensioni (parti voluminose). Inoltre, la rimozione del pezzo dalla stampante LCD deve essere effettuata con maggiore attenzione per evitare di danneggiarlo.
Il cuore del motore luminoso DLP è il chip DMD (Digital Micromirror Device) di Texas Instruments, che ha una risoluzione massima di 4K. Quanto maggiore è l'area proiettata, tanto più grandi sono i pixel proiettati (e minore è la risoluzione XY delle parti). Le dimensioni degli schermi LCD possono essere maggiori, quindi la questa tecnologia è più adatta per la stampa di oggetti di grandi dimensioni.
Il chip DMD è prodotto con tolleranze molto ristrette, mentre il pannello LCD è prodotto in modo da essere poco costoso (requisito necessario per un prodotto di consumo). Le tolleranze più ristrette si traducono in una migliore ripetibilità. Le stampe DLP possono essere riprodotte in modo affidabile con risultati omogenei nel tempo, facendone una scelta popolare per la produzione di parti di uso finale. Se i requisiti non sono così rigorosi, la LCD è un'alternativa più economica.
La tecnologia LCD è limitata alla lunghezza d'onda di 405 nm, poiché quelle superiori degradano troppo rapidamente il pannello. La tecnologia DLP integra una sorgente luminosa da 385 nm. Poiché il picco di reattività della maggior parte delle resine è inferiore a 400 nm, la DLP può utilizzare una gamma più ampia di materiali, in particolare le resine ad alte prestazioni. La diversa lunghezza d'onda incide anche sulla polimerizzazione della resina, sulla qualità dei pezzi e sulle proprietà meccaniche: a 405 nm, la polimerizzazione è meno efficiente anche se i pezzi ricevono la stessa dose di energia in quanto la luce penetra più in profondità, disperdendo l'energia oltre lo strato attualmente stampato. A 385 nm, la luce UV rimane concentrata su ogni strato e la stampa è più accurata, mentre a 405 nm è molto più suscettibile a perdite: la polimerizzazione filtra attraverso la geometria del pezzo indurendo una quantità eccessiva di resina e rovinando l'accuratezza delle caratteristiche più complesse. L'efficienza della stampa a 405 nm è fortemente influenzata da piccole variazioni della lunghezza d'onda, mentre l'efficacia dei 385 nm è più stabile.
In genere, la tecnologia LCD è più economica della tecnologia DLP. Le stampanti LCD hanno un design più semplice e necessitano di un minor numero di componenti costosi. Il proiettore digitale utilizzato nelle stampanti DLP è un componente di fascia alta che può accrescere il costo complessivo della stampante, così come l'ottica necessaria per utilizzare la luce UV a 385 nm (che con ottiche più economiche viene assorbita). Per questo motivo una stampante LCD è più adatta se il budget è limitato.
Poiché la luce UV causa un rapido degrado dello schermo della stampante LCD, è necessario sostituirlo spesso. Si tratta quindi di un prodotto di consumo che può incrementare i costi complessivi di gestione di una stampante LCD. Il costo iniziale di una stampante DLP è più alto, ma il suo funzionamento è più economico. Quando si confrontano i costi delle diverse tecnologie, assicurati di calcolare il costo totale di gestione piuttosto che il solo prezzo di acquisto della stampante.
In conclusione: Le stampanti LCD e DLP possono entrambe stampare determinati componenti e materiali. Ma quando si iniziano ad approfondire aspetti specifici di design che richiedono materiali altamente specializzati, per progetti che necessitano ripetibilità, qualità omogenea ed elevata precisione, la tecnologia LCD fa fatica a reggere il confronto. Dove si trova il punto di demarcazione? La risposta è molto complessa e dipende dai dettagli. Ed è proprio questo il punto cruciale... Segui questo blog per una discussione più approfondita sul confronto tra DLP e LCD. O meglio ancora, iscriviti.
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