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详解LCD技术的光固化3D打印机

文章来源:未知   新濠电玩城发布时间:2019-11-21 08:58   点击数:   【

详解LCD技术的光固化3D打印机。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:wanhao、KLD1260、YLD01、斯泰克、zhiyao、诺瓦、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。这里大家自行搜索吧。

上面列了这类打印机的很多例子,总结一下优缺点:

优点:

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

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。

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

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。

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。详解LCD技术的光固化3D打印机。

光固化3D打印机

缺点:

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。

LCD打印使用过程中老化

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

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。

可见光固化:另一种就是visible light cure,简写VLC,完全放弃以前所有光固化必须使用紫外光的条件,使用普通光(可见光,405nm-600nm)就可以使树脂固化,实现打印。按原理区分就是光源再一次升级,用普通的LCD显示面板,不加任何改装或改背光,直接作为光源。当然,可见光固化不只局限于LCD屏幕,可以扩展到任何显示器(等离子,CRT,背投,LED阵列,OLED)和任何投影(DLP,3LCD, Simple LCD,LCoS)以及其他任何显示技术(激光扫描成像,光纤阵列等等)。详解LCD技术的光固化3D打印机。

它和上面LCDMasking的技术区别有两个:

1.使用普通LCD屏幕,无需改背光

2.可以使用投影或其他显示设备做光源

上面第一点扩展来,就是手机平板的屏幕

上面第二点扩展开来,如果使用投影,就是类似DLP技术,但不用德州仪器的DLP芯片。

Olo是第一个使用手机屏幕实现光固化的消费级打印机,是众筹网kickstarter里边智能硬件的明星项目。OLO很好的体现了VLC技术对光源的不同要求,所以普通智能手机的大屏幕都能成为打印机的光源。还有一个好处就是手机自己集成主板硬件和打印软件,那打印机就不必再装这些了。简单来说,这个光固化打印机,贵的那一半已经在你手机里(控制主板,光源,软件),便宜的那半个在那个黑盒子里(z轴平台,树脂槽,遮光罩)。我总觉得这个和google的cardboard box的VR盒子简直异曲同工!

OLO打印机对用户的意义,在于3d打印机进入大众消费,成为智能硬件。可以预料到,基于VLC树脂的3D打印机也会越来越多,核心特点就是利用各类消费级大众化的显示设备,比如平板电脑的屏幕,家用投影仪,或者手机电脑的投影仪。所以也不奇怪,平板电脑变为打印机的项目已经在国外众筹了。

最后介绍一下潘多拉。全球范围内,用可见光技术的厂家,photocentric是第一个,潘多拉是第二个,目前OLO暂且算第三个。潘多拉目前已经有量产机型。最新的是一款性价比高的10寸屏幕机器,在约200宽幅里面实现约2千个像素,精度达到100微米。目前针对创客提供了整机方案和DIY套件方案。

光固化3D打印机

二、LCD光固化3D打印机回顾和展望

在3D打印技术里,相对于发展十多年的FDM成熟技术和中高端应用优势明显的SLA和DLP技术,LCD技术才刚刚开始。算上2013年第一个DIY设备或者2014年第一个商业产品,才几年时间,所以成熟度远没有其他技术成熟,设备类型也屈指可数。考虑到本身LCD显示技术发展也才是近十多年来突飞猛进的,以其为核心的这个3D打印技术才刚刚起步也不足为怪。详解LCD技术的光固化3D打印机。

为什么当年光固化从SLA激光扫描开始?因为当时最好的光源只有激光,强度高,聚焦细,还能被振镜控制扫描。同时SLA技术依赖大范围投入的高端工业激光技术。一旦激光技术成熟了,我们得到了光驱技术,激光测距技术,激光切割和雕刻,还有激光(纸张)打印机,激光笔演示,当然还有我们讨论的激光SLA打印。所以说激光成熟和大众化,给我们带来了不同行业的突破性发展。不过这个突破在20年前就发生了。

SLA工艺原理

激光SLA发展十多年年后才有DLP投影技术,因此目前光固化打印的很多突破都在DLP的3D打印上。DLP技术突出特点,一个是连续曝光,一个是面成型。这里包括carbon3D的连续固化CLIP技术,速度达到百倍。 CLIP必须采用连续曝光,只有DLP能做到,所以这是很重要的前提条件。同时DLP的面成型促成了很多有特色的机器,例如很多珠宝级的机器只能用DLP的原理,才能达到100微米以下的精度。

SLA固有光源亮斑太大,或者小亮斑扫描时间太长,不适合超高精度打印,同时这点也制约SLS技术(都要激光嘛);那FDM之类的精度就更加无能为力。反过来,DLP限制了大尺寸打印的可能性。为什么呢?因为几乎所有DLP都是用德州仪器的DMD芯片。只要德州仪器不愿意(或者不争气),那么我们的DLP光源就一直停留在1280分辨率左右。于是很多DLP机器就犯了那个不可逃避的毛病:要么打印大而粗糙,要么小而精细,总是鱼和熊掌不能兼得。因为x轴上那区区1000个像素,拉大了就颗粒粗,精细了就范围小;y轴同理。z轴不讨论,放10微米的精度都没问题。所以说DLP就卡在德州仪器的尿性上。当然在德州仪器99%的垄断之外,我们还有其他DLP选手,我所知道的有国内的闻亭泰。希望能成为一匹黑马,至少打破垄断。

LCD固化技术稍晚于DLP技术。因为大家知道我们大众的显示技术包括面板和投影两大类,都是十多年前发展的。DLP恰好偷了个空,能够承受和处理405nm的光波,于是有了3d打印的DLP技术。同理,少数LCD面板也偷了个空,能忍受405nm紫外,于是有了LCDmasking这个技术。本人没偷这个空,只是把这个窗口放大了,让400-600nm所有的光信号都来实现光固化3D打印。不管是否是405nm还是可见光,LCD技术终究会打破DLP的那个魔咒(大而粗/小而精)。详解LCD技术的光固化3D打印机。


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