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常见的3种光固化3D打印技术对比

2020-12-11

        光固化成型是最早的3D打印成型技术,也是目前较为成熟的3D打印技术。该技术的基本原理是利用材料的累加成型,将一个立体的目标零件的形状分为若干个平面层,以一定波长的光束扫描液态光敏树脂,使每层液态光敏树脂被扫描到的部分固化成型,而未被光束照射的地方仍为液态,最终各个层面累积成所需的目标零件,材料利用率可接近100%。

最近光固化3D打印机发展得非常不错,因为打印精度高,可以达到微米级,所以主流3D打印机厂商都推出了相关机型。

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不过相信很多细心的小伙伴已经发现了,其实光固化3d打印机并不是只有一种,目前市面上常见就有3种,主要包括SLA光固化3D打印机、DLP光固化3D打印机和LCD光固化3D打印机。那么,这3种光固化3D打印机有什么区别呢?我们一起来看看。

一、SLA光固化3D打印机

SLA技术是第一代光固化主流技术,它在国内有多种翻译叫法,如立体光刻、立体印刷、光造型等等。SLA成型技术不仅世界上最早出现并实现商品化的一种快速成形技术,也是研究最深入、应用最广泛的快速成形技术之一。

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SLA成型技术的基本原理,就是主要通过利用紫外激光(355nm或405nm)为光源,并用振镜系统来控制激光光斑扫描,激光束在液态树脂表面勾画出物体的第一层形状,然后制作平台下降一定的距离(0.05-0.025mm之间),再让固化层浸入液态树脂中,如此反复,最终完成实体打印。

二、DLP光固化3D打印机

数字光处理(Digital Light Processing,缩写:DLP)是在SLA技术出现的十余年后才出现的,该技术也是业界公认的第二代光固化成型技术,距今也有20多年的发展历史了。DLP技术最早是由德州仪器开发出来的,主要是通过投影仪来逐层固化光敏聚合物液体,从而创建出3D打印对象的一种快速成型技术。

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这种成型技术首先利用切片软件把模型切薄片,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。

三、LCD光固化3D打印机

上面就基于SLA与DLP这两种成型技术的3d打印机说了很多,现在我们来聊聊一种新型光固化产品LCD光固化3D打印机。

LCD光固化成型技术其实是2013年才刚刚出现的,发明人还是我国的一位技术大牛,不过这不是重点。重点是这种技术是开源的,而且核心零部件也非常便宜。

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我们先来说说他成型原理。其实与DLP成型技术相比,最简单的理解,就是DLP技术的光源用LCD来代替,其他基本差不多。LCD液晶板成像原理,利用光学投射穿过红绿蓝三原色滤镜过滤掉红外线和紫外线(红外线和紫外线对LCD 片有一定的损害作用)后,再将三原色投射穿过三片液晶板上,合成投影成像。

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不过,由于该成型技术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,因此使用寿命非常短。若经常使用的话,其核心部件LCD屏往往在一到两个月就会被损坏。

四、三种打印技术对比

今天,我们来介绍和对比下更常见的这三种技术,SLA,DLP,LCD技术。

成型速度:DLP>LCD>SLA

打印精度:DLP>SLA>LCD>FDM

打印尺寸范围:SLA>DLP>LCD

材料范围:(DLP≈LCD)>SLA

主要部件使用寿命:DLP≈SLA>LCD

机器价格:SLA>DLP>LCD

耗材价格:SLA≈DLP≈LCD

适用范围:

SLA: 手机、收音机、对讲机、鼠标等较精细的零件、玩具、电子工业机壳、家电外壳或模型、摩托车、汽车配件或模型、医疗器材等;

DLP: 小型精密零部件、牙模假牙龈导板等齿科、珠宝首饰、研发试验、手办模型、医疗器械

LCD: 个人创客、娱乐。较小尺寸模型

五、SLA与DLP两种成型技术的区别

SLA和DLP使用的耗材都是光固化树脂,并且两种成型技术原理非常类似,因此业界在研究3d打印成型技术时,往往喜欢将这两种技术当成同类技术看待,但二者在很多方面其实仍然有差异的。

DLP.jpg 

1.机械结构。DLP用的是投影仪的数字光源,而SLA用的是紫外线激光光源。

2.成型速度。由于DLP的工作原理是利用数字微镜元件将产品截面图形投影到液体光敏树脂表面,使照射的树脂逐层进行光固化,所以打印速度非常快;而SLA则是使用激光束在液态树脂表面勾画出物体,由点到线,再由线到面形成实体模型,因些工作效率要远低于前者。

3.打印精度。理论上说,二者的精度均能达到微米级的打印精度,DLP可达到的最小光斑尺寸±50微米,而SLA可达到的最小光斑尺寸±100微米。由于SLA激光器功率高从而容易导致成型光斑误差大,另外微米级精度对于SLA的主要部件激光器以及振镜的要求很高,一般国内振晶很难达到要求,要达到微米级成本就会大幅度增加。而相比来说,DLP就比较容易达到微米级。综上,DLP的打印精度高于SLA

SLA (2).jpg 

4.打印尺寸大小。DLP受数字光镜分辨率限制,相比SLA只能打印尺寸较小产品。

总得来说,这两种技术均各有优劣,不过在实际使用中,DLP 3D打印机显然更有优势。

 

 


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