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DLPLCD光固化3D打印工艺原理

Nov 30,20

DLPLCD光固化3D打印工艺原理

目前主流的单一材料光敏树脂3D打印技术一共有三种:SLADLPLCD。今天我们再来了解下另外两种(DLP/LCD)光固化3D打印的成型方式。

我们日常生活办公中最常用的投影机从技术原理上可以分为两大类:DLPLCD
DLP投影技术工作原理是:光束通过一高速旋转的色轮(分色装置,一种棱镜)分解为RGB三原色后,投射DMD芯片。DMD芯片上有很多微小的镜片组成,每个小镜片均可在+10°-10°之间自由旋转并且由电磁定位。信号输入后,在经过处理后作用于DMD芯片,从而控制镜片的开启和偏转。入射光线在经过DMD镜片的反射后由投影镜头(光学透镜)投影成像,投射在大屏幕上。
三片LCD板投影机工作原理是光学系统把强光通过分光镜形成RGB三束光,分别透射过RGB三色液晶板,信号源经过AD转换,调制加到液晶板上,通过控制液晶单元的开启、闭合,从而控制光路的通断,RGB光最后在棱镜中汇聚,由投影镜头投射在屏幕上形成彩色图像。
这两种技术各有其优劣势,DLP的投影机产生的画面对比度较高,光路系统设计得更紧凑,因而在体积、重量方面占优势。而且由于采用反射式原理,DLP投影机可以实现更高黑白对比度;而LCD在亮度均匀性、色彩及细节的表现上是强项,但是由于LCD由三色光会聚成一个像素点,像素点边缘会出现一些毛边和阴影。
当这两种投影技术应用在光固化3D打印机上,取代很早出现的SLA打印机中的单束激光光源,就是全新的PLD/LCD光固化成型设备了。这两张新的3D打印成型技术的原理非常简单,首先利用切片软件把模型切成薄片,投影机播放幻灯片,每一层图像在树脂层很薄的区域产生光聚合反应固化,形成零件的一个薄层,然后成型台移动一层,投影机继续播放下一张幻灯片,继续加工下一层,如此循环,直达打印结束,所以不但成型精度高,而且打印速度也非常快。
那么这两种及其类似的成型方式有哪些优劣势呢?
在打印细小零件上,上面我们有介绍DLP投影技术是采用反射式原理,因此在展示一些细的线条和小字号文本时,DLP投影机会比LCD投影机更加清晰,这样的话DLP打印机在打印模型的一些细小结构时要比LCD好一些。
在打印速度上,两种打印原理都是整面成型,所以打印速度上没有明显的差别。
在设备稳定上,这两种光固化成型技术都需要使用大功率紫外光照射,并利用透过的极少量紫外光进行固化成型。而LCD液晶屏本身就是怕紫外线的,被照射后会快速老化,同时该核心部件除了要经受耐热和高温散热的考验外,还要承受几十瓦405LED灯珠的数小时高强度烘烤,因此使用寿命比较短。若经常使用的话,其核心部件LCD屏往往在数个月就会被损坏,所以要经常更换LCD屏,但是在一些团队进行大量创新优化后,目前成功将LCD屏幕的使用寿命提高到半年以上。