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什么是光固化3D打印?大神為你解密!

時間:2016-07-22 11:41 來源:百度貼吧 作者:你好莊小美 閱讀:

     相信很多人對于3D打印的學習都是從FDM機器做起的,然而隨著對3D打印技術越來越深入的學習,你會了解到光固化3D打印。這確實是一個較難的學習部分,如果你對這一方面感興趣,但是有遇到了一些困難,感覺無路可走的話,不妨跟著3D虎來一起學習一下光固化的各種知識。

光固化3D打印機的原理非常簡單,機械結構也比FDM簡單太多,按模塊區分的話一共有以下三個模塊:


固化模塊:包括光源和樹脂


分離模塊:包括Z軸提拉裝置,比較高級的會多一個料槽剝離,使成型平臺更容易脫離料槽;


控制模塊:包括電路、固件和軟件;光固化成型技術包括上投影和下投影,顧名思義,兩種就是光源的位置不同,各有利弊。


上投影:光直接照射在成型件的最上層,不需要成型件和料槽分離,省事。但是樹脂流動性要求較高,如果樹脂流不平,會影響打印質量,一般需要加一個刮板,刮平樹脂。大尺寸的光固化3D打印機一般采用這種形式。


下投影:光也是照在成型件的最上層,每次換層要使成型件和料槽分離,需要在料槽底部加一個離型膜,成型精度高,缺點是料槽容易損壞,一般幾個月就要換一次,那層膜也是很多3D打印工作者心里的痛……大尺寸不適合用下投影式,容易損壞成型件。本篇教程主要說下投影式的,上投影稍微改下結構就可以了。

      先來說一下DLP(Digital Light Processing的縮寫)DLP一開始是指的一種投影機的技術,后來,利用這種投影機的光固化3D打印機也叫DLP,DLP光固化成型一次可以成型一個面,成型速度快,配合分辨率高的投影機和成型質量好的樹脂,打印精度非常高。這種成型技術首先利用切片軟件把模型切薄片,投影機播放幻燈片,每一層圖像在樹脂層很薄的區域產生光聚合反應固化,形成零件的一個薄層,然后成型臺移動一層,投影機繼續播放下一張幻燈片,繼續加工下一層,如此循環,直達打印結束。為什么要使用DLP投影機而不使用更廉價的LCD投影機?先來看一下DLP和LCD的對比(網絡資料),最關鍵的一點就是LCD屏幕很難讓紫外光透過,紫外線會讓屏幕發出很高的熱量,損害屏幕,而我們的光固化最重要的就是紫外光,所有技術難點比較明顯,而且成像效果也是DLP投影機更好。


比較點 DLP(全數字投影顯示技術) LCD(液晶投影顯示技術)


核心技術 DLP:全數字 DDR DMD 芯片


LCD:液晶板 成像原理


DLP:投影原理是將光投射穿過高速轉動的紅藍綠色輪盤再射到 DLP 晶片反射成像。


LCD:利用光學投射穿過紅綠藍三原色濾鏡過濾掉紅外線和紫外線(紅外線和紫外線對LCD 片有一定的損害作用)后,再將三原色投射穿過三片液晶板上,合成投影成像。


清晰度


DLP:像素間隙小,畫面清晰,無閃爍現象。


LCD:像素間隙大,有馬賽克現象,微有閃爍。


亮度


DLP:高


LCD:一般


對比度


DLP:光填充量高達 90% 的填充量總光效率大于 60%。


LCD:光填充量最大在 70% 左右總光效率大于 30%


彩色還原度


DLP:高(數字成像原理)


LCD:一般(受數模轉換的限制)


灰度級


DLP:高( 1024級/10bit )


LCD:層次不夠豐富


色彩均勻性


DLP:大于 90% (色域補償電路,使色彩一致)。


LCD:無色域補償電路,隨液晶板老化而產生日益嚴重的色差。


亮度均勻性


DLP:大于 95% (數字均勻過渡補償電路,使屏前亮度更均勻)。


LCD:無補償電路,有"太陽效應"。


性能


DLP:DLP 芯片采用密封封裝,受環境影響小,且有 20 年以上的使用壽命,可靠性高。


LCD:LCD 液晶材料受環境影響大,不穩定。


燈泡壽命


DLP:使用飛利浦原裝 UHP 長壽命燈泡,壽命長,DLP 一般適用長時間顯示的地方。


LCD:燈泡壽命短,LCD 不適合連續長時間工作。


使用壽命


DLP:DLP晶片的壽命為 100,000 小時以上。


LCD:液晶板壽命 20,000 小時左右。


受外界光線干擾程度


DLP:DLP 技術一體化箱體結構,不受外界光線干擾。


LCD:嚴重,在外界光線下,不能正常清晰顯示


     光源永遠都是光固化技術的核心,無論DLP還是SLA,DLP投影機由光源、DMD芯片、控制主板、色輪、透鏡等主要部分組成,其中的DMD芯片和光源是重中之重。DMD芯片由很多的小微鏡組成,一個小微鏡代表一個像素,如分辨率是1024*768的投影機,則其DMD中包括1024*768個像素單元,即786432個微鏡。而DMD芯片另一個比較重要的參數就是它的尺寸,就好比單反相機中的感光元件尺寸與有效像素。因此,在分辨率相同的情況下,DMD芯片的尺寸越大,其成像質量越好,并且擁有更高的光利用率。


光源的成像原理實際是光源通過色輪折射后照射在DMD芯片上,由主板控制DMD芯片反射光到屏幕上,DMD芯片和色輪工作的頻率都是非常快的,我們用肉眼根本分不出來顏色和明暗的變化。


投影機的光源對光固化的影響主要是光強度和波長,光強度越高,固化速度越快;而波長,則影響到你所用的樹脂。投影機光源的波長必須要和樹脂的固化波長一致。


投影機的光源主要有汞燈和LED燈,汞燈使用壽命短、體積較大但是波長峰比較多,在355nm、400nm、450nm都有比較強的峰,而LED燈波長單一,但使用壽命長,體積小,最關鍵的一點是LED燈可以瞬間點亮,容易控制,非常適合作為DLP光固化3D打印機的光源。


總結一下,選用DLP投影機的要求如下:


1.LED光源(波長大約為405nm左右,市面上配套的光敏樹脂很多)


2.光源強度高


3.高分辨率(經濟條件允許的情況下)


對于投影機,有兩種選擇,一種是購買投影儀,還有一種是購買光機。


     光機說白了就是投影儀拆掉了外殼,去掉了不需要的透鏡和色輪,投出來影響是黑白的,但是絲毫不影響打印,但價格卻降低了很多,最重要的,市面上的很多投影儀都有偏軸設計,光線并不是從鏡頭的正中心投射出去,這樣會使圖形失真,影響打印效果。而光機就可以避免這種偏軸,保證圖像的真實性,這個非常重要!如果后面有時間的話,我會詳細講一講投影儀失真和解決辦法。SLA和DLP不僅結構上基本相同,光源部分其實也很相似,只不過投影機中的LED光源換成了激光,DMD芯片換成了振鏡控制系統。

(責任編輯:admin)

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