30數(shù)年前，3D打印面世那天，便是從光固化技術(shù)SLA（激光掃描）立體光刻技術(shù)起始的。因此光固化才是3D打印技術(shù)的老大。后來大眾都曉得的reprap的開源技術(shù)，讓FDM的熔融擠出技術(shù)走向公眾，SLS的燒結(jié)技術(shù)，尤其做為金屬燒結(jié)，使3D打印走向高端應(yīng)用。光固化自己亦發(fā)展亦層出不窮。
光固化主流技術(shù)，第1代SLA，利用紫外激光（355nm或405nm）為光源，用振鏡系統(tǒng)來掌控激光光斑掃描，掃過之處的液體樹脂就選取性固化了。第二代DLP紫外數(shù)字投影技術(shù)，利用405nm光源，經(jīng)過德州儀器的數(shù)字微鏡技術(shù)，選取性的將面光源投射到液態(tài)樹脂使之固化。其中DLP技術(shù)包含大名鼎鼎的速度快100倍的CLIP連續(xù)打印技術(shù)。所有光固化技術(shù)的z軸方向分為兩種方法：桌面型都是光源在下，經(jīng)過窗口和離型膜，成型往上拉出來；工業(yè)大型的都是光源在上，成型下沉到液面以下，液面不需要離型膜。
1、LCD技術(shù)的光固化詳解光固化技術(shù)，除了SLA激光掃描和DLP數(shù)字投影，日前形成為了一種新的技術(shù)，便是利用LCD做為光源的技術(shù)。LCD打印技術(shù)，最簡(jiǎn)單的理解，便是DLP技術(shù)的光源用LCD來代替。咱們能夠回顧光固化技術(shù)的特點(diǎn)，每一個(gè)光固化技術(shù)的核心都是圍繞光源問題的處理方法，從激光掃描的SLA，到數(shù)字投影的DLP，再到最新的LCD打印技術(shù)。
特別有意思的告訴你，其實(shí)LCD技術(shù)分為兩種，兩種還不同樣。其分界線便是光源波長(zhǎng)，一個(gè)是405nm紫外，一個(gè)是400-600nm可見光。LCD掩膜光固化：用405nm紫外光（和DLP同樣），加上LCD面板做為選取性透光的技術(shù)，是LCD掩膜技術(shù)（LCD masking）或行業(yè)里有非常多各自的名字，例如選取數(shù)字光處理（mDLP），液晶DLP技術(shù)，紫外掩膜固化等等。
LCD掩膜技術(shù)從2013年就有人起始研制。有興趣能夠搜到最早的創(chuàng)客用普通電腦LCD表示器去掉背光板，加上405的LED燈珠做背光，試著打印uv樹脂。z軸的處理方法無非是滑塊，絲杠和步進(jìn)電機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)板都能夠用單片機(jī)類或日前FDM最流行的RAMPS板處理方法。LCD的驅(qū)動(dòng)其實(shí)和所有表示器的驅(qū)動(dòng)同樣，VGA或hdmi接液晶驅(qū)動(dòng)板再接LCD面板，背光用405nm燈泡或LED陣列，加菲林鏡片來均勻分布光照。
第1個(gè)商場(chǎng)用的LCD掩膜3D打印機(jī)要追溯到ibox nano，2014年的一個(gè)較為成功的kick starter眾籌項(xiàng)目。
臺(tái)最小的3D打印機(jī)，第1個(gè)最安靜的打印機(jī)等等。這個(gè)設(shè)備優(yōu)點(diǎn)很明顯，比以前的DLP要好些。不足是，一個(gè)是打印尺寸太小，3寸屏幕。第二個(gè)打印精度太差，200微米的平面內(nèi)精度，由于那個(gè)LCD屏幕的分辨率是比較低的。
一樣是kickstarter的一個(gè)項(xiàng)目，當(dāng)然亮點(diǎn)仍然如同ibox nano強(qiáng)調(diào)的，價(jià)格便宜但技術(shù)好，又是高精度面成型的光固化，技術(shù)成熟度亦很好，參數(shù)很感人，尤其是速度方面。當(dāng)然如同所有桌面級(jí)別的光固化打印機(jī)，這個(gè)是上拉式，樹脂槽下面是LCD板，再下面是405背光。
日前國(guó)內(nèi)好幾家?guī)缀?span style="color: green;">同期推出5.5寸2k屏幕的LCDMasking原理打印機(jī)，最大的特點(diǎn)便是，大眾都用的5.5寸夏普某款2560*1440分辨率的屏幕。據(jù)述這款屏幕價(jià)格便宜，分辨率高，最有價(jià)值的一點(diǎn)是，能耐受高達(dá)幾百小時(shí)405nm近紫外光的摧殘。打印機(jī)大概長(zhǎng)下面這般。優(yōu)點(diǎn)很顯著，樹脂便宜，設(shè)備亦不貴，精度比第1代SLA高多了，設(shè)備體積小，做工亦比較不錯(cuò)。得益于開源的樹莓派硬件和軟件，脫機(jī)打印或無線掌控打印都實(shí)現(xiàn)了。
設(shè)備代號(hào)或廠家包括：wanhao、KLD1260、YLD01、斯泰克、zhiyao、諾瓦、Easy3D.....當(dāng)然還有其他區(qū)別處理方法。重點(diǎn)取決于采用區(qū)別屏幕做為透光的掩膜，LCD下面通常都是405led燈做為背光。這兒大眾自動(dòng)搜索吧。
上面列了這類打印機(jī)的非常多例子，總結(jié)一下優(yōu)缺點(diǎn)：
優(yōu)點(diǎn)：精度高。很容易達(dá)到平面精度100微米，優(yōu)于第1代SLA技術(shù)，和日前桌面級(jí)DLP技術(shù)有可比性
價(jià)格便宜。重點(diǎn)對(duì)比前代技術(shù)的SLA和DLP，這個(gè)性價(jià)比極其明顯。
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。由于無激光振鏡或投影模塊，結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，容易組裝和維修
樹脂通用。因?yàn)?/span>采用405nm背光，所有DLP類的樹脂或大部分光固化樹脂理論上都能夠兼容。唯獨(dú)小心某些SLA專用樹脂，不必定兼容性很好，重點(diǎn)怕揭發(fā)不足。
同期打印多個(gè)零件不犧牲速度。由于這個(gè)和DLP技術(shù)同樣，是面成型光源。
缺點(diǎn)：LCD可選范圍很少：這個(gè)技術(shù)關(guān)鍵部件LCD，需要對(duì)405光有很好的選取性透過，還要經(jīng)得住幾十瓦405LED燈珠的數(shù)小時(shí)高強(qiáng)度烘烤，還有散熱和耐溫性能的考驗(yàn)。因此不是每款LCD屏都能用的上。以上處理方法已然處理LCD選取這個(gè)重要問題了。同期，意見用戶做好燒毀LCD屏虛更換的心理準(zhǔn)備。這個(gè)LCD屏是易耗件。
LCD打印運(yùn)用過程中老化。
打印尺寸偏小：這個(gè)其實(shí)沒毛病，桌面設(shè)備嗎，比起DLP設(shè)備或桌面激光SLA設(shè)備還是半斤八兩的。最后一點(diǎn)是優(yōu)點(diǎn)亦是缺點(diǎn)：這些技術(shù)是開源的，技術(shù)壁壘低容易仿制，大眾能共享或DIY這種設(shè)備，只要你找到合適的屏幕。
可見光固化：另一種便是visible light cure，簡(jiǎn)寫VLC，完全放棄以前所有光固化必須運(yùn)用紫外光的要求，運(yùn)用普通光（可見光，405nm-600nm）就能夠使樹脂固化，實(shí)現(xiàn)打印。按原理區(qū)分便是光源再一次升級(jí)，用普通的LCD表示面板，不加任何改裝或改背光，直接做為光源。當(dāng)然，可見光固化不只局限于LCD屏幕，能夠擴(kuò)展到任何表示器（等離子，CRT，背投，LED陣列，OLED）和任何投影（DLP，3LCD， Simple LCD，LCoS）以及其他任何表示技術(shù)（激光掃描影像，光纖陣列等等）。
它和上面LCDMasking的技術(shù)區(qū)別有兩個(gè)：
1.運(yùn)用普通LCD屏幕，無需改背光
2.能夠運(yùn)用投影或其他表示設(shè)備做光源
上面第1點(diǎn)擴(kuò)展來，便是手機(jī)平板的屏幕
上面第二點(diǎn)擴(kuò)展開來，倘若運(yùn)用投影，便是類似DLP技術(shù)，但不消德州儀器的DLP芯片。
Olo是第1個(gè)運(yùn)用手機(jī)屏幕實(shí)現(xiàn)光固化的消費(fèi)級(jí)打印機(jī)，是眾籌網(wǎng)kickstarter里邊智能硬件的明星項(xiàng)目。OLO很好的表現(xiàn)了VLC技術(shù)對(duì)光源的區(qū)別需求，因此普通智能手機(jī)的大屏幕都能作為打印機(jī)的光源。還有一個(gè)好處便是手機(jī)自己集成主板硬件和打印軟件，那打印機(jī)就不必再裝這些了。簡(jiǎn)單來講，這個(gè)光固化打印機(jī)，貴的那一半已然在你手機(jī)里（掌控主板，光源，軟件），便宜的那半個(gè)在那個(gè)黑盒子里（z軸平臺(tái)，樹脂槽，遮光罩）。我總覺得這個(gè)和google的cardboard box的VR盒子簡(jiǎn)直異曲同工！
OLO打印機(jī)對(duì)用戶的道理，在于3d打印機(jī)進(jìn)入公眾消費(fèi)，作為智能硬件。能夠預(yù)料到，基于VLC樹脂的3D打印機(jī)亦會(huì)越來越多，核心特點(diǎn)便是利用各類消費(fèi)級(jí)公眾化的表示設(shè)備，例如平板電腦的屏幕，家用投影儀，或手機(jī)電腦的投影儀。因此亦不奇怪，平板電腦變?yōu)榇蛴C(jī)的項(xiàng)目已然在國(guó)外眾籌了。
最后介紹一下潘多拉。全世界范圍內(nèi)，用可見光技術(shù)的廠家，photocentric是第1個(gè)，潘多拉是第二個(gè)，日前OLO暫且算第三個(gè)。潘多拉日前已然有量產(chǎn)機(jī)型。最新的是一款性價(jià)比高的10寸屏幕設(shè)備，在約200寬幅里面實(shí)現(xiàn)約2千個(gè)像素，精度達(dá)到100微米。日前針對(duì)創(chuàng)客供給了整機(jī)方法和DIY套件方法。
在3D打印技術(shù)里，相針對(duì)發(fā)展十數(shù)年的FDM成熟技術(shù)和中高端應(yīng)用優(yōu)良顯著的SLA和DLP技術(shù)，LCD技術(shù)才剛才起始。算上2013年第1個(gè)DIY設(shè)備或2014年第1個(gè)商場(chǎng)制品，才幾年時(shí)間，因此成熟度遠(yuǎn)無其他技術(shù)成熟，設(shè)備類型亦屈指可數(shù)。思慮到本身LCD表示技術(shù)發(fā)展亦才是近十數(shù)年來突飛猛進(jìn)的，以其為核心的這個(gè)3D打印技術(shù)才剛才起步亦不足為怪。
為何當(dāng)年光固化從SLA激光掃描起始？由于當(dāng)時(shí)最好的光源僅有激光，強(qiáng)度高，聚焦細(xì)，還能被振鏡掌控掃描。同期SLA技術(shù)依賴大范圍投入的高端工業(yè)激光技術(shù)。一旦激光技術(shù)成熟了，咱們得到了光驅(qū)技術(shù)，激光測(cè)距技術(shù)，激光切割和雕刻，還有激光（紙張）打印機(jī)，激光筆演示，當(dāng)然還有咱們討論的激光SLA打印。所以說激光成熟和公眾化，給咱們帶來了區(qū)別行業(yè)的突破性發(fā)展。不外這個(gè)突破在20年前就出現(xiàn)了。
SLA工藝原理
激光SLA發(fā)展十數(shù)年年后才有DLP投影技術(shù)，因此呢日前光固化打印的非常多突破都在DLP的3D打印上。DLP技術(shù)明顯特點(diǎn)，一個(gè)是連續(xù)揭發(fā)，一個(gè)是面成型。這兒包含carbon3D的連續(xù)固化CLIP技術(shù)，速度達(dá)到百倍。 CLIP必須采用連續(xù)揭發(fā)，僅有DLP能做到，因此這是很重要的前提要求。同期DLP的面成型促成為了非常多有特殊的設(shè)備，例如非常多珠寶級(jí)的設(shè)備只能用DLP的原理，才可達(dá)到100微米以下的精度。SLA固有光源亮斑太大，或小亮斑掃描時(shí)間太長(zhǎng)，不適合超高精度打印，同期這點(diǎn)亦制約SLS技術(shù)（都要激光嗎）；那FDM之類的精度就更加無能為力。反過來，DLP限制了大尺寸打印的可能性。為何呢？由于幾乎所有DLP都是用德州儀器的DMD芯片。只要德州儀器不愿意（或不爭(zhēng)氣），那樣咱們的DLP光源就始終停留在1280分辨率上下。于是非常多DLP設(shè)備就犯了那個(gè)不可逃避的毛?。阂创蛴〈蠖植?，要么小而精細(xì)，總是魚和熊掌不可兼得。由于x軸上那區(qū)區(qū)1000個(gè)像素，拉大了就顆粒粗，精細(xì)了就范圍?。粂軸同理。z軸不討論，放10微米的精度都沒問題。因此說DLP就卡在德州儀器的尿性上。當(dāng)然在德州儀器99%的壟斷之外，咱們還有其他DLP選手，我所曉得的有國(guó)內(nèi)的聞亭泰。期盼能作為一匹黑馬，最少打破壟斷。
LCD固化技術(shù)稍晚于DLP技術(shù)。由于大眾曉得咱們公眾的表示技術(shù)包含面板和投影兩大類，都是十數(shù)年前發(fā)展的。DLP恰好偷了個(gè)空，能夠承受和處理405nm的光波，于是有了3d打印的DLP技術(shù)。同理，少許LCD面板亦偷了個(gè)空，能忍受405nm紫外，于是有了LCDmasking這個(gè)技術(shù)。自己沒偷這個(gè)空，只是把這個(gè)窗口放大了，讓400-600nm所有的光信號(hào)都來實(shí)現(xiàn)光固化3D打印。不管是不是是405nm還是可見光，LCD技術(shù)終究會(huì)打破DLP的那個(gè)魔咒（大而粗/小而精）由于此刻已然有非常多價(jià)格便宜量又足的LCD設(shè)備直接采用2K屏幕的。
這兒不得不說到LCD技術(shù)的一個(gè)硬傷：光效率無DLP高。但凡經(jīng)過加大405nm燈的亮度來達(dá)到更加多光通量，或普通光通量的可見光LCD協(xié)同高敏銳樹脂，得到的固化速度不可和DLP的成型速度相比的。有個(gè)實(shí)質(zhì)參考值，一樣100微米厚固化，DLP是零點(diǎn)幾秒到幾秒，405nm紫外LCD或可見光LCD需要十幾秒到幾十秒來固化。這兒引出一個(gè)新的處理方法，用DLP以外的投影加上可見光技術(shù)達(dá)到一秒以內(nèi)的高速度，投影能夠同期達(dá)到高速度，大尺寸，高精度，還有低成本。簡(jiǎn)直完美，但日前還無商場(chǎng)化。
綜上所述，SLA賽跑起步較早，但發(fā)展受核心器件和專利制約。DLP起步較晚，但越來越表現(xiàn)出其強(qiáng)大優(yōu)良，獨(dú)一的問題是這架馬車僅有德州儀器一人駕馭。LCD起步更晚，只是萌芽，還觸及不到主流設(shè)備的門檻，關(guān)聯(lián)技術(shù)成熟度高，將來將奮起直追。當(dāng)然，光固化技術(shù)，核心問題光源之外，還有軟件，自動(dòng)化，應(yīng)用和工業(yè)非常多配套問題。另一個(gè)核心問題，光固化樹脂，亦是一個(gè)核心技術(shù)。
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