搜档网
当前位置:搜档网 › 光固化3D打印的几种技术

光固化3D打印的几种技术

光固化3D打印的几种技术
光固化3D打印的几种技术

的原理是把数据和原料放进中,机器会按照程序把产品一层层造出来。又称三维打印机,是一种累积制造技术,即快速成形技术的一种机器,它是一种以数字模型文件为基础,运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。现阶段三维打印机被用来制造产品。逐层打印的方式来构造物体的技术。

1.DLP工艺

一、DLP工艺的原理

数字光处理(Digital Light Processing,DLP)是近年出现的3D打印技术,与SLA的成型技术有着异曲同工之妙,它是SLA的变种形式。在加工产品时,利用数字微镜元件将产品截面图形投影到液体光明树脂表面,使照射的树脂逐层进行光固化。DLP 3D打印由于每层固化时通过幻灯片似的片状固化,速度比同类型的SLA速度更快。这项技术非常适合高分辨率成型,代表是德国的Envisiontec公司。

SLA工艺主要是将特定强度的激光聚焦到3D打印材料的表面,使其凝固成型。SLA成型主要是点到线、线到面逐渐成型的过程。与SLA不同,DLP技术主要利用DLP投影,投影过程中将整个面的激光聚焦到3D打印材料表面。所以DLP技术的机型打印速度更快。

优点

1)产品性能与SLA工艺相近,成型速度更块。

缺点

2)受数字光镜分辨率限制,只能打印尺寸较小产品。

3)因为使用的光源是投影仪,所以他的使用寿命比较短,到一定的时间就必须更换。他的更换成本也比较贵。

2.SLA工艺

一.SLA工艺原理

在液槽中充满液态光敏树脂,其在激光器所发射的紫外激光束照射下,会快速固化(SLA 与SLS所用的激光不同,SLA用的是紫外激光,而SLS用的是红外激光)。在成型开始时,可升降工作台处于液面以下,刚好一个截面层厚的高度。通过透镜聚焦后的激光束,按照机器指令将截面轮廓沿液面进行扫描。扫描区域的树脂快速固化,从而完成一层截面的加

工过程,得到一层塑料薄片。然后,工作台下降一层截面层厚的高度,再固化另一层截面。这样层层叠加构成建构三维实体

优点?

1)?发展时间长,工艺成熟,应用广泛。在全世界安装的快速成型机中,光固化成型系统约占60%。??

2)?精度很高,可以做到微米级别,比如0.025mm。?

3)?表面质量好,比较光滑:适合做精细零件。??

缺点

1)?需要设计支撑结构。支撑结构需要未完全固化时去除,容易破坏成型件。?

2)?设备造价高昂,而且使用和维护成本都不低。SLA系统需要对液体进行操作的精密设备,对工作环境要求苛刻。?

3)?光敏树脂有轻微毒性,对环境有污染,对部分人体皮肤有过敏反应。?

4)?树脂材料价格贵,但成型后强度、刚度、耐热性都有限,不利于长时间保存。? 5)?由于材料是树脂,温度过高会熔化,工作温度不能超过100℃。且固化后较脆,易断裂,可加工性不好。成型件易吸湿膨胀,抗腐蚀能力不强

6)成型速度相对DLP与LCD慢

3.LCD工艺

光固化技术,除了SLA激光扫描和DLP数字投影,目前形成了一种新的技术,就是利用LCD作为光源的技术。LCD打印技术,最简单的理解,就是DLP技术的光源用LCD来代替。我们可以回顾光固化技术的特点,每一个光固化技术的核心都是围绕光源问题的解决方案,从激光扫描的SLA,到数字投影的DLP,再到最新的LCD打印技术。

很有意思的告诉你,其实LCD技术分为两种,两种还不一样。其分界线就是光源波长,一个是405nm紫外,一个是400-600nm可见光。LCD掩膜光固化:用405nm紫外光(和DLP一样),加上LCD面板作为选择性透光的技术,是LCD掩膜技术(LCD masking)或者行业里有很多各自的名字,例如选择数字光处理(mDLP),液晶DLP技术,紫外掩膜固化等等。

LCD掩膜技术从2013年就有人开始研制。有兴趣可以搜到最早的创客用普通电脑LCD显示器去掉背光板,加上405的LED灯珠做背光,试着打印uv树脂。z轴的解决方案无非是滑块,丝杠和步进电机,电机驱动板都可以用单片机类或者目前FDM最流行的RAMPS板解决方案。LCD的驱动其实和所有显示器的驱动一样,VGA或者hdmi接液晶驱动板再接LCD面板,背光用405nm灯泡或者LED阵列,加菲林镜片来均匀分布光照。

第一个商业用的LCD掩膜要追溯到ibox nano,2014年的一个较为成功的kick starter众筹项目。

第一台最小的3D打印机,第一个最安静的打印机等等。这个机器优点很突出,比以前的DLP要好些。不足是,一个是打印尺寸太小,3寸屏幕。第二个打印精度太差,200微米的平面内精度,因为那个LCD屏幕的分辨率是比较低的。

同样是kickstarter的一个项目,当然亮点仍然如同ibox nano强调的,价格便宜但技术好,又是高精度面成型的光固化,技术成熟度也很好,参数很感人,特别是速度方面。当然如同所有桌面级别的光固化打印机,这个是上拉式,树脂槽下面是LCD板,再下面是405背光。

目前国内好几家几乎同时推出5.5寸2k屏幕的LCDMasking原理打印机,最大的特点就是,大家都用的5.5寸夏普某款2560*1440分辨率的屏幕。据说这款屏幕价格便宜,分辨率高,最有价值的一点是,能耐受高达几百小时405nm近紫外光的摧残。打印机大概

长下面这样。优点很明显,树脂便宜,机器也不贵,精度比第一代SLA高多了,设备体积小,做工也比较不错。得益于开源的树莓派硬件和软件,脱机打印或者无线控制打印都实现了。

机器代号或者厂家包含:诺瓦,wanhao、KLD1260、YLD01、zhiyao、Easy3D.....当然还有其他不同解决方案。主要取决于采用不同屏幕作为透光的掩膜,LCD下面一般都是405led灯作为背光。

优点:

1.精度高。很容易达到平面精度100微米,优于第一代SLA技术,和目前桌面级DLP,技术有可比性

2.价格便宜。主要对比前代技术的SLA和DLP,这个性价比极其突出。

3.结构简单。因为没有激光振镜或者投影模块,结构很简单,容易组装和维修

4.树脂通用。由于采用405nm背光,所有DLP类的树脂或者大部分光固化树脂理论上都可以兼容。唯独小心某些SLA专用树脂,不一定兼容性很好,主要怕曝光不足。

5.同时打印多个零件不牺牲速度。因为这个和DLP技术一样,是面成型光源。

缺点:

1.LCD可选范围很少:这个技术关键部件LCD,需要对405光有很好的选择性透过,还要经得住几十瓦405LED灯珠的数小时高强度烘烤,还有散热和耐温性能的考验。所以不是每款LCD屏都能用的上。以上解决方案已经解决LCD选择这个重要问题了。同时,建议用户做好烧毁LCD屏虚更换的心理准备。这个LCD屏是易耗件。

2.打印尺寸偏小:这个其实没毛病,桌面机器嘛,比起DLP机器或者桌面激光SLA机器还是半斤八两的

3.3.最后一点是优点也是缺点:这些技术是开源的,技术壁垒低容易仿制,大家能共享或者DIY这种机器,只要你找到合适的屏幕。

总结:DLP机器总体打印效果会好点,但是他的价格也相对的会比较贵,售后维修和更换零部件都比较贵

SLA机器不管是打印效果还是打印速度都比不过DLP和LCD。

LCD机器的打印效果和打印速度都比SLA好和DLP 差不多。他的售后维修与更换零件都比较方便和便宜。

总体来说LCD的性价比是最高的,他可以同时满足价格,精度,打印速度,耗材的通用与实惠。

相关主题