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浅谈DLP在3D打印中的地位及影响

2015-07-30 赵娟 阅读:
在3D打印界,打印方式主要有两种,一种是“FDM”,“熔融沉积成型Fused Deposition Modeling”,基本原理是通过加热装置将ABS、PLA等丝材加热融化,然后通过挤出头像挤牙膏一样挤出来,一层一层堆积上去;另一种是SLA,“立体光固化成型Stereo Lithography Apparatus”,基本原理是通过激光束在液态光敏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,再让固化层浸入液态树脂中,如此反复。

在3D打印界,打印方式主要有两种,一种是“FDM”,“熔融沉积成型Fused Deposition Modeling”,基本原理是通过加热装置将ABS、PLA等丝材加热融化,然后通过挤出头像挤牙膏一样挤出来,一层一层堆积上去;另一种是SLA,“立体光固化成型Stereo Lithography Apparatus”,基本原理是通过激光束在液态光敏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,再让固化层浸入液态树脂中,如此反复。cg4ednc

而光固化这种打印方式,目前有两种主流的技术,一种是通过激光点成型;另一种就是通过DLP这种光束成型。cg4ednc

在DLP技术用于3D打印机之前,已经广泛的用于数字影院、微型投影仪等产品中。在用于3D打印机之后,更是带来很多益处。“基于DLP技术的3D打印机能够制作非常复杂的物体,并且能使物体的表面非常光滑。DLP芯片支持很多种波长,这使其能兼容不同的树脂和聚合物,从而实现不同材料和颜色的物体的3D打印机。”TI DLP产品中国区业务拓展经理郑海兵先生指出。cg4ednc

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图1:德州仪器(TI)DLP产品中国区业务拓展经理郑海兵先生与媒体分享DLP技术。cg4ednc

TI最新的两款DLP器件为DLP9000和DLP6500数字微镜器,拿在手里沉甸甸的(拿块小金砖的感觉),拼个图欣赏下其正面、背面、和侧面。cg4ednc

DLP9000-20170301cg4ednc

DLP9000和DLP6500芯片组的主要特性及优势包括:cg4ednc

● 具有可扩展性,给开发者提供了更多的选择,以实现性能和价格上的平衡cg4ednc

● 可编程的模式率可达到9500Hz,有助于实现快速3D测量及产品构建cg4ednc

● 支持的波长范围从400纳米扩大到700纳米,可广泛适用于针对3D打印及光刻印刷应用的树脂材料cg4ednc

DLP9500UV 芯片组是专为液态树脂固化定制的波长,其的主要特性包括:cg4ednc

● 热阻较低,支持高达 2.5W/cm2 的高光学功率cg4ednc

● 363-420 纳米的宽紫外线波长窗口,可固化不同的薄膜和树脂cg4ednc

● 像素载入速度高达 48Gps,可缩短生产周期cg4ednc

● 在 TI 紫外线 DLP 产品组合中具有最高分辨率 (1920 x 1080)cg4ednc

郑海兵与EDN记者分享了几个自己看到的很有意义的应用:cg4ednc

其一:用于高端的电路板制造行业。用DLP直接来做图形曝光,省去了掩膜的工序,“这样不仅精度会提高,而且成本降低,我们看到已经有制造商采用这种成像技术。”郑海兵表示。cg4ednc

其二,用于珠宝行业。3D打印使得设计师的创意更容易实现,且现在有厂商通过光固化石蜡做出产品造型,再石蜡外包一层模具材料,再加热使得石蜡流出,从而更快的开出模具。cg4ednc

3D打印生态链核心:光学引擎cg4ednc

3D打印风潮正飞速习卷工业应用、消费电子、医疗行业(以牙科为代表)、艺术行业(以珠宝商为代表)以及创客圈,需求在急速扩大中。根据知名市场研究公司Canalys发布的研究报告,2014年全球3D打印市场规模已达到33亿美元,较2013年增长34%,该报告同时预测,该数字将在2018年达到162亿美元。cg4ednc

光学引擎是以树脂和光敏材料为原料的3D打印机的核心部件。在光学引擎中,基于 DLP 技术的系统从数字微镜器件中投影数字图形,能够在一次投影中有选择地固化并硬化感光聚合物的一层,从而提高吞吐量并且不受每一层的材料性质的控制。cg4ednc

这里欣赏几家小伙伴们的光学引擎产品:cg4ednc

挪视光学是一家来自挪威的公司,从2006年就开始和TI合作,最早的产品用的是DLP7000,刚刚发布的新的3D打印用光学引擎产品LRS中则采用了TI的DLP9500UV(目前在 TI 紫外线 DLP 产品中分辨率最高),拥有2560×1600的分辨率,可以缩短曝光时间到0.5s。cg4ednc

“我们的光学引擎最值得一提的是其效率,可实现大面积打印。一般的3D打印机只能改变Z轴,这样Z轴变高后,打印精度会降低,且光能量也会衰减,但我们的产品只要设计的机架支持,3轴都可以移动,从而大大提高了打印效率。” 该公司副总经理高国旺透露。cg4ednc

“这款采用DLP9000的引擎,曝光精度可达到10um——但这个精度也要求机构精度控制在1um以内。”高国旺指出。cg4ednc

与其他厂商的光学引擎相比,这款引擎看起来就造假不菲,在问及其成本时,高总没有明确,只是透露“TI的DMD模块占去产品成本的80%。”cg4ednc

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图:挪威光学采用DLP9500UV的3D打印光学引擎。cg4ednc

闻亭PRO4500是针对工业领域应用光学引擎,可用于三位测量、3D打印、光谱分析等。这款产品采用的是TI的DLP4500,物理分辨率可以做到912x1140,据透露售价在5000元左右。cg4ednc

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图:闻亭采用DLP4500的光学引擎。cg4ednc

安华光电也有一款采用采用的是TI的DLP4500的光学引擎,物理分辨率和闻亭的PRO4500一样。
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图1 系统的总体框图cg4ednc

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赵娟
ASPENCORE中国区总分析师
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