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LCD技術(shù)的光固化3D打印機(jī)詳解(上)

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。


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(diǎn),每一個(gè)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)。

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很有意思的告訴你,其實(shí)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(gè)是405nm紫外,一個(gè)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。

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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(jìn)電機(jī),電機(jī)驅(qū)動(dòng)板都可以用單片機(jī)類或者目前FDM最流行的RAMPS板解決方案。LCD的驅(qū)動(dòng)其實(shí)和所有顯示器的驅(qū)動(dòng)一樣,VGA或者h(yuǎn)dmi接液晶驅(qū)動(dòng)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(gè)商業(yè)用的LCD掩膜3D打印機(jī)要追溯到ibox nano,2014年的一個(gè)較為成功的kick starter眾籌項(xiàng)目。  



一臺最小的3D打印機(jī),第一個(gè)最安靜的打印機(jī)等等。這個(gè)機(jī)器優(yōu)點(diǎn)很突出,比以前的DLP要好些。不足是,一個(gè)是打印尺寸太小,3寸屏幕。第二個(gè)打印精度太差,200微米的平面內(nèi)精度,因?yàn)槟莻€(gè)LCD屏幕的分辨率是比較低的。

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同樣是kickstarter的一個(gè)項(xiàng)目,當(dāng)然亮點(diǎn)仍然如同ibox nano強(qiáng)調(diào)的,價(jià)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(jī),這個(gè)是上拉式,樹脂槽下面是LCD板,再下面是405背光。