光固化D打印的几种技术

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，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。

优点

光固化3D打印机的几种技术

1)产品性能与SLA工艺相近，成型速度更块。

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，再固化另一层截面。这样层层叠加构成建构三维实体

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。

5）由于材料是树脂，温度过高会熔化，工作温度不能超过100℃。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。

很有意思的告诉你，其实LCD技术分为两种，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kickstarter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：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

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：

1.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。