光固化D打印的几种技术行业资料化学工业行业资料化学工业.pdf

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1、光固化 3D打印机的几种技术 3D 打印机的原理是把数据和原料放进 3D 打印机中，机器会按照程序把产品一 层层造出来。3D 打印机又称三维打印机，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

2、，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。:L!ifxLL-xu 优点 1）产品性能与 SLA 工艺相近，成型

3、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

4、，再固化另一层截 面。这样层层叠加构成建构三维实体 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是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打印由于层固化时通过幻灯片似的片状固化速度比同类型的速度更快这项技术非常适合高分辨率成型代表是德国的与不同技术主要利用投影投影过程中将整个面的激光聚焦到打印材料表面所以技术的机型打印速度更快优点产品性能与工艺相近成型速度更块缺点受数字光镜分辨率

5、限制只能打印尺寸较小产品因为使用的光源是投影仪所以他的使用优点？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。？

6、5)?由于材料是树脂，温度过高会熔化，工作温度不能超过 100 C。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。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

7、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是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打印由于层固化时通过幻灯片似的片状固化速度比同类型的速度更快这项技术非常适合高分辨率成型代表是德国的与不同技术主要利用投影投影过程中将整个面的激光聚焦到打印材料表面所以技术的机型打印速度更快优点产品性能与工艺相近成型速度更块缺点受数字光镜分辨率限制只能打印尺寸较小产品因为使用的光源是投影仪所以他的使用很有意思的告诉你，其实 LCD 技术分为两种，

8、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

9、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 3D 打印机要追溯到 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 kick

10、starter 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 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

11、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是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打印由于层固化时通过幻灯片似的片状固化速度比同类型的速度更快这项技术非常适合高分辨率成型代表是德国的与不同技术主要利用投影投影过程中将整个面的激光聚焦到打印材料表面所以技术的机型打印速度更快优点产品性能与工艺相近成型速度更块缺点受数字光镜分辨率限制只能打印尺寸较小产品因为使用的光源是投影仪所以他的使用辨率高，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

12、，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

13、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：hLCD 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。又称三维打印

14、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是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打印由于层固化时通过幻灯片似的片状固化速度比同类型的速度更快这项技术非常适合高分辨率成型代表是德国的与不同技术主要利用投影投影过程中将整个面的激光聚焦到打印材料表面所以技术的机型打印速度更快优点产品性能与工艺相近成型速度更块缺点受数字光镜分辨率限制只能打印尺寸较小产品因为使用的光源是投影仪所以他的使用2.打

15、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。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是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打印由于层固化时通过幻灯片似的片状固化速度比同类型的速度更快这项技术非常适合高分辨率成型代表是德国的与不同技术主要利用投影投影过程中将整个面的激光聚焦到打印材料表面所以技术的机型打印速度更快优点产品性能与工艺相近成型速度更块缺点受数字光镜分辨率限制只能打印尺寸较小产品因为使用的光源是投影仪所以他的使用