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發(fā)布日期:2022-10-09 點擊率:79
30多年前,3D打印面世那天,就是從光固化技術(shù)SLA(激光掃描)立體光刻技術(shù)開始的。所以光固化才是3D打印技術(shù)的老大。后來大家都知道的reprap的開源技術(shù),讓FDM的熔融擠出技術(shù)走向大眾,SLS的燒結(jié)技術(shù),特別作為金屬燒結(jié),使3D打印走向高端應(yīng)用。光固化自身也發(fā)展也層出不窮。
光固化主流技術(shù),第一代SLA,利用紫外激光(355nm或405nm)為光源,用振鏡系統(tǒng)來控制激光光斑掃描,掃過之處的液體樹脂就選擇性固化了。第二代DLP紫外數(shù)字投影技術(shù),利用405nm光源,通過德州儀器的數(shù)字微鏡技術(shù),選擇性的將面光源投射到液態(tài)樹脂使之固化。其中DLP技術(shù)包括大名鼎鼎的速度快100倍的CLIP連續(xù)打印技術(shù)。所有光固化技術(shù)的z軸方向分為兩種方案:桌面型都是光源在下,通過窗口和離型膜,成型往上拉出來;工業(yè)大型的都是光源在上,成型下沉到液面以下,液面不需要離型膜。
一、LCD技術(shù)的光固化詳解
光固化技術(shù),除了SLA激光掃描和DLP數(shù)字投影,目前形成了一種新的技術(shù),就是利用LCD作為光源的技術(shù)。LCD打印技術(shù),最簡單的理解,就是DLP技術(shù)的光源用LCD來代替。我們可以回顧光固化技術(shù)的特點,每一個光固化技術(shù)的核心都是圍繞光源問題的解決方案,從激光掃描的SLA,到數(shù)字投影的DLP,再到最新的LCD打印技術(shù)。
很有意思的告訴你,其實LCD技術(shù)分為兩種,兩種還不一樣。其分界線就是光源波長,一個是405nm紫外,一個是400-600nm可見光。LCD掩膜光固化:用405nm紫外光(和DLP一樣),加上LCD面板作為選擇性透光的技術(shù),是LCD掩膜技術(shù)(LCD masking)或者行業(yè)里有很多各自的名字,例如選擇數(shù)字光處理(mDLP),液晶DLP技術(shù),紫外掩膜固化等等。
LCD掩膜技術(shù)從2013年就有人開始研制。有興趣可以搜到最早的創(chuàng)客用普通電腦LCD顯示器去掉背光板,加上405的LED燈珠做背光,試著打印uv樹脂。z軸的解決方案無非是滑塊,絲杠和步進電機,電機驅(qū)動板都可以用單片機類或者目前FDM最流行的RAMPS板解決方案。LCD的驅(qū)動其實和所有顯示器的驅(qū)動一樣,VGA或者h(yuǎn)dmi接液晶驅(qū)動板再接LCD面板,背光用405nm燈泡或者LED陣列,加菲林鏡片來均勻分布光照。
第一個商業(yè)用的LCD掩膜3D打印機要追溯到ibox nano,2014年的一個較為成功的kick starter眾籌項目。
臺最小的3D打印機,第一個最安靜的打印機等等。這個機器優(yōu)點很突出,比以前的DLP要好些。不足是,一個是打印尺寸太小,3寸屏幕。第二個打印精度太差,200微米的平面內(nèi)精度,因為那個LCD屏幕的分辨率是比較低的。
同樣是kickstarter的一個項目,當(dāng)然亮點仍然如同ibox nano強調(diào)的,價格便宜但技術(shù)好,又是高精度面成型的光固化,技術(shù)成熟度也很好,參數(shù)很感人,特別是速度方面。當(dāng)然如同所有桌面級別的光固化打印機,這個是上拉式,樹脂槽下面是LCD板,再下面是405背光。
目前國內(nèi)好幾家?guī)缀跬瑫r推出5.5寸2k屏幕的LCDMasking原理打印機,最大的特點就是,大家都用的5.5寸夏普某款2560*1440分辨率的屏幕。據(jù)說這款屏幕價格便宜,分辨率高,最有價值的一點是,能耐受高達(dá)幾百小時405nm近紫外光的摧殘。打印機大概長下面這樣。優(yōu)點很明顯,樹脂便宜,機器也不貴,精度比第一代SLA高多了,設(shè)備體積小,做工也比較不錯。得益于開源的樹莓派硬件和軟件,脫機打印或者無線控制打印都實現(xiàn)了。
機器代號或者廠家包含:wanhao、KLD1260、YLD01、斯泰克、zhiyao、諾瓦、Easy3D.....當(dāng)然還有其他不同解決方案。主要取決于采用不同屏幕作為透光的掩膜,LCD下面一般都是405led燈作為背光。這里大家自行搜索吧。
上面列了這類打印機的很多例子,總結(jié)一下優(yōu)缺點:
優(yōu)點:
精度高。很容易達(dá)到平面精度100微米,優(yōu)于第一代SLA技術(shù),和目前桌面級DLP技術(shù)有可比性
價格便宜。主要對比前代技術(shù)的SLA和DLP,這個性價比極其突出。
結(jié)構(gòu)簡單。因為沒有激光振鏡或者投影模塊,結(jié)構(gòu)很簡單,容易組裝和維修
樹脂通用。由于采用405nm背光,所有DLP類的樹脂或者大部分光固化樹脂理論上都可以兼容。唯獨小心某些SLA專用樹脂,不一定兼容性很好,主要怕曝光不足。
同時打印多個零件不犧牲速度。因為這個和DLP技術(shù)一樣,是面成型光源。
缺點:
LCD可選范圍很少:這個技術(shù)關(guān)鍵部件LCD,需要對405光有很好的選擇性透過,還要經(jīng)得住幾十瓦405LED燈珠的數(shù)小時高強度烘烤,還有散熱和耐溫性能的考驗。所以不是每款LCD屏都能用的上。以上解決方案已經(jīng)解決LCD選擇這個重要問題了。同時,建議用戶做好燒毀LCD屏虛更換的心理準(zhǔn)備。這個LCD屏是易耗件。
LCD打印使用過程中老化。
打印尺寸偏小:這個其實沒毛病,桌面機器嘛,比起DLP機器或者桌面激光SLA機器還是半斤八兩的
最后一點是優(yōu)點也是缺點:這些技術(shù)是開源的,技術(shù)壁壘低容易仿制,大家能共享或者DIY這種機器,只要你找到合適的屏幕。
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