SLA,DLP 和 LCD 光固化3D PRINTER主要有什么分别?
DLP,LCD与SLA光固化3D PRINTER 有什么不同?
市场上有许多不同的3D打印技术。熟悉每一种技术的差别有助于弄清最终你对打印出理想成品的期望,从而确定哪种技术适合你的特定需求。DLP及SLA 3D打印技术都是利用光敏树脂3D打印的两个最常见的过程。
树脂3D打印机广泛用于生产高精度的原型和零件,这些原型和零件由一系列具优良功能和光滑表面光洁度的高级材料制成。这两种技术曾经是复杂且成本高昂的,但由于技术已经成熟,如今的小型台式DLP 或SLA 3D打印机都比以往便宜,并且能生产出工业品质的零件,由于材料种类选择很多,所以打印出来的物件可以迎合不同需求。
本文章内容目录:
什么是光固化3D打印技术
什么是DLP 3D打印技术
什么是LCD 3D打印技术
什么是SLA 3D打印机
DLP与SLA光固化3D Printer主要有什么分别?
SLA,DLP 和 LCD 3D 光固化3D Printer中使用的打印物料有不同吗?
使用光固化的好处与坏处果
SLA,DLP 和 LCD 光固化技术应用
什么是光固化3D打印技术
image source: all3dp
有些人可能听过光固化3D Printer,但不知道原来光固化3D Printer也有分SLA和DLP。那么两者有什么分别呢?
首先先说说什么是光固化3D打印技术,它的原理都是以都是以逐层逐层打印的方式把物品打印成型。至于用的打印物料有别于FDM 3D Printer的一卷卷胶丝。光固化3D Printer所使用的打印物料是液态光敏树脂。这种光敏树脂接触光是时会产生化学作用而固化。光固化3D Printer就是透过把光线射到液态光敏树脂上,从而打印出一个实体模型。
而在精度上,利用光固化技术所打印的物件比FDM或其他打印打印技术打印的物件更仔细,适合制作精细的模型,例如珠宝Prototype,精细部件等等。光固化3D打印技术分为两种,分别是DLP 打印技术和 SLA 打印技术。这两种3D打印技术的最主要分别是它们把光线射到打印物料光敏树脂的方式。
什么是DLP 3D打印技术
DLP (Direct Light Processing)光固化3D Printer内置了一个光线投射器,DLP 3D打印机是使用投影器把光投射到打印物料光敏树脂上令树脂固化。由于以层叠式打印,3D模型会先被3D打印软件打横地切成一层层,然后利用DLP 的投影机把第一层3D模型的形状图案光线一整层地投射到液态光敏树脂上,令光敏树脂光固化及成型,第一层打印完后,打印平台和被打印的物件会同时升高,然后投影器会再投射下一层3D模型的形状图案到光敏树脂上,如此反复层叠式打印最终把物件打印成型。
值得一提的是, 打印时被打印的物件是倒过来被打印出来的,这有别于FDM 打印技术。由于DLP使用投影萤器把光线将每一层的单一影像照射打印到平台上,所以每层的图像都是以由称为像素的细小正方形所形成。
什么是LCD 3D打印技术
LCD 3D 打印也称为Mask Stereolithography 或 MSLA。这技术利用LED灯照射到 LCD 屏幕的紫外线光源。 LCD屏幕用作掩膜以生成每一层的图像。这会一次过固化整层,所以与DLP 技术一样都是每一层的图像一次过固化成型。
什么是SLA 3D打印技术
至于SLA (Stereolithography) 3D 打印技术,它不是用光线投影机,而是透过激光器把激光射到液态光敏树脂上,将光敏树脂逐层固化,最后得到整个物件的形状。SLA光固化3D Printer放射激光时不会像DLP机一样能够把一整层3D模型的图案射出来,而是以逐点逐点的方式射到液态树脂上形成固化层。
SLA 光固化打印机的主要组成元素跟DLP打印机类似, 包括有可升降的打印平台,当第一层光敏树脂固体化后,平台会上升一定距离,然后再用激光打印第二层,如此类推,逐层逐层打印,最后打印成一个整体形状。另外有一个容器盛载着液态光敏树脂。
另外SLA使用两个电机(摩打),一个位于X轴上,另一个位于Y轴上,电机(摩打)会将激光瞄准射向指定的打印坐标,令那个地方的树脂固化成形。透过3D切片软件,3D模型会分析出一系列不同坐标的点和线,SLA会根据座标路径把激光准确地打到打印物料液态树脂上。
由于SLA 与DLP 光固化3D Printer的投光方式不一样,所以SLA打印所需时间会长一点,尤其是打印大型物件的时候,DLP光固化3D Printer所用的打印时间会短很多。但相对可打印面积上,由于DLP以投影方式,所以相对可打印的面积较细,而SLA不受投影影响,所以可打印面积不受限制。
SLA,DLP 和 LCD 光固化3D PRINTER主要有什么分别?
DLP和SLA之间的主要区别是光源。 SLA一般使用UV激光束,而DLP使用投影机发出的UV光。
在DLP中,UV光源保持静止,并且一次固化整个树脂层。在SLA中,激光束会跟踪著需要打印的几何图形的点并在点之间移动。
由于DLP 3D打印机一次固化整个树脂层,所以DLP在运行速度更快,并大大缩短了3D打印时间。
在DLP 3D Printer中,操作员可以控制UV光源的强度,从而控制其对树脂的影响。在SLA中,无法调节激光束的强度,你必须完全更改激光以产生不同的树脂效果。
DLP适合于一次性制作多个相同零件。
至于LCD 3D Printer,LCD 光固化3D Printer使用一系列 UV LCD 灯作为光源。来自平面 LCD 面板的光线以平行方式直接照射到光固化树脂。由于这种光没有扩展开,因此 LCD 打印时像素失真的问题不大。LCD 光固化3D Printer的打印质量取决于其 LCD 灯的密度。像素越高,打印质量越好。这清楚地表明打印质量不依赖于投影后模型尺寸的变化。而是取决于 LCD 灯密度。
与 SLA 相比,DLP 和 LCD 的共同优势是构建速度。由于整个层是一次性固化出来的,而不是单个点,因此DLP 和 LCD这两种技术通常能够更快地生产零件。
下面的图就显示了SLA,DLP 和 LCD打印的分别:
Image source: theorthocosmos
另一方面值得留意的是,DLP 3D打印机的分辨率与可打印体积之间直接关系。分辨率(精度)取决于DLP 3D Printer里面的投影机,投影器定义了可用的像素/体素数量。如果将投影机移近光学窗口,像素会变小,这会提高分辨率,但会限制可以打印的区域。因此DLP 3D打印机可以通过减少打印体积来提高3D模型打印出来的分辨率。有些具有较小的打印体积例如珠宝之类的细小且细小的部件,它们都需要高分辨率来生产。
image source: Flashforge
LCD 和 DLP 几乎相同,LCD 3D Printer 的紫外线光源来自 LED 阵列灯,是通过 LCD 而不是投影仪。因此 LCD 3D Printer 的 XY 分辨率由LCD 的像素大小来定义,例如 4K 的LCD 的3D Printer 像素就是 4096×2160 。
至于SLA 3D Printer,因为它是用激光束,所以它的可打印体积是独立于打印分辨率。单一打印可以在可打印区域内的任何位置以任何大小进行打印。因此如果打印一些大体积的模型,又不需要超高分分辨率的话,SLA会十分适合。
SLA,DLP 和 LCD 光固化3D Printer中使用的打印物料有不同吗?
现时一般的 光固化 3D Printer都使用 405nm 波长下的光固化树脂,因此从技术上在该范围内的任何光固化树脂都可以使用。但其实某些光固化树脂有分为 SLA,DLP 和 LCD 光固化3D Printer使用,购买时需注意。
例如SLA 要使用比 LCD 打印机更强大的光束,因此如果在 LCD 打印机中使用 SLA 树脂,它仍然会固化,但固化时间会非常长。如果在 SLA 打印机中使用 LCD 树脂,则树脂会固化太快并且会丢失细节。而LCD 技术的 光固化 3D Printer则需要使用低功率 LED 光源。因此推荐使用可以在相当低功率的光源下快速固化的树脂。使用这些快速固化树脂,LCD 打印机将产生更好的结果。另一方面,DLP 的光源有别于其他,因此,如果不进行测试,就不可能预测特定树脂的固化行为。
使用光固化的好处与坏处
在 FDM 3D Printer中,打印机的分辨率是取决于喷嘴尺寸和推料器运动精度(X/Y 轴)的因素。打印模型的精度和平滑度还受到其他因素的影响:由于层之间的结合力低于 光固化打印,因此可能会出现其他打印问题(例如层的翘曲)。这些都会影响精度和表面光滑度。 而光固化3D Printer 比FDM 能生产更高分辨率的成品,并且比 FDM 打印机更准确。这是因为分辨率主要由光斑尺寸决定,无论是激光焦点还是投影仪的像素,分辨率都比FDM技术更高这样,表面光洁度就更光滑了。 事实上,SLA,DLP 或 LCD 光固化 3D Printer产生的细节是人们考虑购买 光固化 3D Printer的主要原因。
不过利用SLA,DLP 和 LCD 光固化打印后的成品的后处理工序相对较多,包括需要移除模型上的支撑,模型需要浸泡在酒精上进行清洗,和需要放在 UV 紫外光灯下照射进行二次固化等工序。
SLA,DLP 和 LCD 光固化技术应用
无论是SLA,DLP 或 LCD 光固化技术, 这些技术都广泛都用于牙科、珠宝和工程行业。当然,也有相当多的爱好者使用光固化技术打印一些玩具模型等。
LCD 是一种较新的技术,迄今为止主要出现在价格相对便宜的桌面式打印机中。一般来说,LCD 3D 打印机使用比 DLP 或SLA 光固化 3DPrinter更便宜,因为LCD 3D 光固化 3DPrinter能有更便宜的组件,使其成为更便宜的树脂 3D 打印解决方案。这是一件很好的事情,因为它将树脂 3D 打印的范围扩展到一般大众。
DLP 和 LCD 都能够实现快速的打印速度和出色的细节,但随著价格标签的增长,DLP 3D 打印机开始胜过 LCD 打印机。
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STP格式档可以进行机械加工生产出零件实物,而零件实物再通过3D扫描器扫描后,可以获取实物的STL格式扫描资料。
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