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魔猴君 知識(shí)堂 2008天前
3d打印越來(lái)越火熱,提到光固化3D打印可能大部分只知道sla的成型方式,也會(huì)覺(jué)得這種打印機(jī)應(yīng)該是上萬(wàn)元的,光固化一聽(tīng)名字固然就會(huì)想到是光照射后固化成型的意思。光固化大部分使用的耗材都是光敏樹(shù)脂,光敏樹(shù)脂是由光引發(fā)劑,單體聚合物與預(yù)聚體組成的混合物,這種材料可在特定波長(zhǎng)紫外光聚焦下完成固化。
現(xiàn)在光敏樹(shù)脂材料一般用于SLA、DLP、LCD機(jī)型之中。使用光敏樹(shù)脂材料打印出來(lái)的模型,表面較為光滑、打印精度和成型質(zhì)量高。
接下來(lái)詳細(xì)說(shuō)下光固化SLA、DLP、LCD這三種機(jī)器之間的不同。
每一個(gè)光固化技術(shù)的核心都是圍繞光源問(wèn)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)。我們可以了解光固化技術(shù)的特點(diǎn)。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(jiǎn)單的理解,就是DLP技術(shù)的光源用LCD來(lái)代替。
在30年前的時(shí)候,3D打印面世的那天起,就是從光固化技術(shù)SLA(激光掃描)立體光刻技術(shù)開(kāi)始的。所以光固化才是3D打印技術(shù)的老大。LCD掩膜技術(shù)從2013年就有人開(kāi)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(shù)脂。
接下來(lái)給大家仔細(xì)介紹一下三種機(jī)器的成型原理
什么是LCD?
LCD是Liquid Crystal Display的縮寫(xiě),顧名思義是液晶投影儀,是將紅、綠、藍(lán)三色液晶板上,通過(guò)透鏡放大和反光鏡透射出。液晶投影儀中的光源是金屬鹵素?zé)艋騏HP(冷光源)。
什么是DLP?
DLP是“Digital Light Processing”的縮寫(xiě),即為數(shù)字光處理,也就是要先把影像信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)字處理,然后再把光投影出來(lái)。其原理是將通過(guò)UHP燈泡發(fā)射出的冷光源通過(guò)冷凝透鏡,通過(guò)Rod(光棒)將光均勻化,經(jīng)過(guò)處理后的光通過(guò)一個(gè)色輪(Color Wheel),將光分成RGB三色(或者RGBW等更多色),再將色彩由透鏡投射在DMD芯片上,最后反射經(jīng)過(guò)投影鏡頭在投影屏幕上成像。
什么是SLA?
SLA是"Stereo Lithography Apparatus"的縮寫(xiě),激光束在液態(tài)光敏樹(shù)脂表面勾畫(huà)出物體的第一層形狀,然后制作平臺(tái)下降一定的距離,再讓固化層浸入液態(tài)樹(shù)脂中,如此反復(fù)直到打印成型。最后,將原型從樹(shù)脂中取出后,進(jìn)行最終固化,再經(jīng)打光、電鍍、噴漆或著色處理即得到要求的產(chǎn)品。
光固化技術(shù),核心問(wèn)題光源之外,還有軟件,自動(dòng)化,應(yīng)用和工業(yè)很多配套問(wèn)題。另一個(gè)核心問(wèn)題,光固化樹(shù)脂,也是一個(gè)核心技術(shù)。
從光固化快速成型的原理和它所使用的材料來(lái)看,光固化快速成型主要有如下一些特點(diǎn):
LCD優(yōu)點(diǎn):
1.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(jí)DLP技術(shù)有可比性
2.價(jià)格便宜:主要對(duì)比前代技術(shù)的SLA和DLP,這個(gè)性?xún)r(jià)比極其突出。
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單:因?yàn)闆](méi)有激光振鏡或者投影模塊,結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單,容易組裝和維修
3.樹(shù)脂通用:由于采用405nm背光,所有DLP類(lèi)的樹(shù)脂或者大部分光固化樹(shù)脂理論上都可以兼容。唯獨(dú)小心某些SLA專(zhuān)用樹(shù)脂,不一定兼容性很好,主要怕曝光不足。
4.打印速度快:同時(shí)打印多個(gè)零件不犧牲速度,因?yàn)檫@個(gè)和DLP技術(shù)一樣,是面成型光源。
體積小,重量輕,攜帶起來(lái)也非常方便,是投影儀市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品,因此也正在以較低價(jià)格逐漸普及到家庭娛樂(lè)和小型商城中。
DLP投影機(jī)的優(yōu)點(diǎn):
1、從技術(shù)角度來(lái)看,DLP投影機(jī)主要具有原生對(duì)比度高、機(jī)器小型化、光路采用封閉式三大特點(diǎn);
2、DMD芯片采用的是機(jī)械式工作方式,鏡片的移動(dòng)可控性更高,原生對(duì)比度較高就在意料之中了;
3、DLP投影機(jī)采用的是反射式原理,對(duì)于眼睛保護(hù)更加周到;
4、DMD芯片采用的是半導(dǎo)體結(jié)構(gòu),在高溫下運(yùn)作鏡片也不易發(fā)生太大的變化,所以DLP投影機(jī)采用封閉式光路,降低了灰塵進(jìn)入了概率;
SLA加工的優(yōu)點(diǎn):
1、加工精度高,可以達(dá)到0.1mm;
2、能制造形狀復(fù)雜(如空心零件),特別精細(xì)(如首飾、工藝品等)的零件,適合做手機(jī)、收音機(jī)、對(duì)講機(jī)、鼠標(biāo)等精細(xì)的零件和玩具以及高科技電子工業(yè)機(jī)殼、家電外殼或模型、摩托車(chē)、汽車(chē)配件或模型、醫(yī)療器材等;
3、制造零件速度快,可進(jìn)行0.1-0.15mm分層掃描;
4、表面質(zhì)量好,能制作非常精細(xì)的細(xì)節(jié)薄璧結(jié)構(gòu),后處理輕易;
5、加工到位,很多CNC手辦加工不到的細(xì)節(jié)部分都能加工出來(lái),從而減輕了后處理的工作量;