DLP激光束成形工艺原理
在1981年,名古屋市工业研究所的小田秀夫(Hideo Kodama)发明了利用光固化聚合物3D打印出实体模型。在1987年,德州仪器(Tl)的拉里?霍恩贝克(Larry Hornbeck)创建了DLP(Digital Light Processing)技术。DLP用于投影器,配置数码微镜设备,每个镜子代表图像中要显示的像素。不少装置都使用DLP技术,包括投影器、电影投影器、手提电话和3D打印机。
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R、G、B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°与-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。
DLP打印技术(Digital Light Processing 3DPrinting),又称FTI(Film Transfer lmaging)。DLP3D打印技术和SLA3D打印技术十分相似,利用液态光敏树脂(Resin)作周打印材料,以逐层逐层打印的方式把物品打印成型,打印时也可能需要加支撑,而整体的仔细度(精准度)是极高!DLP3D打印技术的特别之处,是透过投影机投影的方法将液态光敏树脂光固化,打印制成品。
速度与SLA相比,DLP3D打印机数码投影器可一次过固化整层图像,所以可以使各层快速固化,而SLA打印机中的激光必须[逐点」固化单层。因此,DLP只需用图层图像的单次照射就能进行固化,所以打印速度更快。
精准度DLP3D打印机中用作光源的数码投影器是由像素组成。因此,在DLP
3D打印机上打印的零件层由许多称为[体素]的[3D像素]组成。体素就是一起构成零件层的微小砖块,体积十分微细,意味著几乎不可能看到它们。
试想像3D像素为乐高积木,乐高积木形成的模型曲面,不会100%光滑,但是DLP仍然会产生非常漂亮和仔细零件。当然机器的精细度取决于投影机,而现时的投影器已经从1080p提升到2k,再由4k提升到了8k了!最新的DLP3D打印机的精细度亦能低于50um。
与SLA相比,DLP的局限是要打印大型而仔细的零件。因为图像的大小决定了分辨率。随著图层图像尺寸的增加,分辨率也会降低,即代表打印很大比例的模型时,模型的仔细部分可能会受影响。
首先,3D模型会被3D打印软件横向地切成一层层,然后投影机会把第一层模型的形状图案投射到液态光敏树脂上,然后进行光固化及成型。第一层完成后,便会将物件稍微升高,然后投射下一层模型的形状图案到光敏树脂上,层叠式地打印出模型。
DLP3D打印技术和SLA3D打印技术都是用液态光敏树脂(Resin)作周打印物料,打印成本比较贵,但是打印精细度极高,十分适合模型制作,珠宝Prototype等仔细节度高的· 游戏,又或者作翻模使用。
首先,根据CAD设计构思三维实体模型,利用离散程序对实体模型进行切片处理,设计构思照射外形,所形成的数据信息将对光源及升降台运动进行精确控制;然后,起吊平台的相对距离下落,光固化层覆盖另一层液体树脂后,再照第二层,将第二层牢固粘结于上一层固化层,逐层堆叠为三维· 游戏原型。其次,激光器根据切片形状释放相对形状的光斑,固化树脂后完成片层的生产加工;从树脂中取出原型,最后固化,再经过抛光、电镀、喷漆或着色等工序,得到所需· 游戏。
DLP成型工艺的优势
不仅成型精确度高、品质好而且模制的物体表面光滑细腻。它的成型速度相比之下速度较快,而且比SLA的成型工艺快很多。
DLP成型工艺缺陷
精度高的光固化3D打印机DLP机型价格高,如果是工业级的话价格会更高。DLP所用的树脂材料比较昂贵,容易造成原材料的浪费。体光敏原材料在运用和存储都必须闭光。
DLP与SLA的不同
DLP3D打印与SLA3D打印属于同属一类,工艺过程也比较接近,在· 游戏特性、应用类别等方面基本无差别。但是两者在光源上都有一定的区别,前一种是采用高分辨率的数码光处理器(DLP)投影仪对液体光聚合物进行逐级照射,每一层都以滑片的形式固化。而SLA加工工艺则是激光束由点到线,由线到面扫描固化。所以DLP比同类SLA立体平版打印机的速度更快。
DLP 3D打印树脂
无论是SLA工艺还是DLP工艺,光固化3D打印机目前最大的问题都是树脂问题,而平衡固化速度、硬度、柔韧性等各项特性是解决的关键。在制品特性必须较高的高端应用领域,SLA/DLP用光敏树脂长期被国外垄断。