LCD技術的光固化3D打印機詳解(上)

30多年前,3D打印面世那天,就是從光固化技術SLA(激光掃描)立體光刻技術開始的。所以光固化才是3D打印技術的老大。后來大家都知道的reprap的開源技術,讓FDM的熔融擠出技術走向大眾,SLS的燒結技術,特別作為金屬燒結,使3D打印走向高端應用。光固化自身也發展也層出不窮?!?/span>

 


光固化主流技術,第一代SLA,利用紫外激光(355nm或405nm)為光源,用振鏡系統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紫外數字投影技術,利用405nm光源,通過德州儀器的數字微鏡技術,選擇性的將面光源投射到液態樹脂使之固化。其中DLP技術包括大名鼎鼎的速度快100倍的CLIP連續打印技術。所有光固化技術的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。


LCD技術的光固化詳解:


光固化技術,除了SLA激光掃描和DLP數字投影,目前形成了一種新的技術,就是利用LCD作為光源的技術。LCD打印技術,最簡單的理解,就是DLP技術的光源用LCD來代替。我們可以回顧光固化技術的特點,每一個光固化技術的核心都是圍繞光源問題的解決方案,從激光掃描的SLA,到數字投影的DLP,再到最新的LCD打印技術。

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很有意思的告訴你,其實LCD技術分為兩種,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,是LCD掩膜技術(LCD masking)或者行業里有很多各自的名字,例如選擇數字光處理(mDLP),液晶DLP技術,紫外掩膜固化等等。

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LCD掩膜技術從2013年就有人開始研制。有興趣可以搜到最早的創客用普通電腦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的驅動其實和所有顯示器的驅動一樣,VGA或者hdmi接液晶驅動板再接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?! ?/span>



第一個商業用的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?! ?/span>



一臺最小的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微米的平面內精度,因為那個LCD屏幕的分辨率是比較低的。

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同樣是kickstarter的一個項目,當然亮點仍然如同ibox nano強調的,價格便宜但技術好,又是高精度面成型的光固化,技術成熟度也很好,參數很感人,特別是速度方面。當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。


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