DLP光固化3D打印技術(shù)原理及市場發(fā)展

導(dǎo)讀：在眾多的增材制造 (AM) 技術(shù)中，數(shù)字光處理 (DLP)技術(shù)因其高精度等優(yōu)點(diǎn)在市場上占有一席之地，與FDM(熔融沉積制造)和DIW(墨水直寫)技術(shù)不同，DLP往往是將打印的物件從料池中“拉”出來，那么到底什么是DLP技術(shù)？目前DLP市場出現(xiàn)的問題有什么？

DLP打印技術(shù)是如何工作的？

在 DLP 系統(tǒng)內(nèi)部，有幾個重要組件，包括：一個樹脂托盤（可拆卸）、構(gòu)建平臺、投影儀和一個 Z 型龍門架。

●投影儀將特定形狀的紫外線 (UV) 光向上投射，位于裝有紫外線敏感液態(tài)樹脂的托盤下方。光線穿過樹脂托盤內(nèi)置的透明屏幕，讓光線與樹脂接觸，固化特定形狀的打印層。

●該層在構(gòu)建平臺上固化，在 Z 軸上倒置。構(gòu)建平臺半浸沒在樹脂中，因此平臺和樹脂托盤之間的距離是一個打印層（10 到 25 微米，具體取決于機(jī)器）。

●一旦該打印層的材料固化，機(jī)器的 Z 軸就會向上移動，將打印層從覆蓋在托盤上的透明薄膜上剝離，然后重新開始上述步驟，直到零件完成。

所以整個打印過程具有絕對的制造優(yōu)勢，會產(chǎn)生特別快的打印速度，無需擠出細(xì)絲或進(jìn)行粉末鋪料。

精度堪比注塑
DLP的精度很高，可以在兩微米左右。使用精細(xì)的層厚度，也能獲得z向的高精度精度，實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)的制造。

△使用 Carima 的連續(xù) DLP 技術(shù)進(jìn)行 3D 打印的鼻拭子

由于層厚很小，所以打印出來的零件很難看到打印層線，除非在放大鏡下觀察，該技術(shù)在表面質(zhì)量方面可以與注塑成型相媲美。行業(yè)中有各種聚合物技術(shù)產(chǎn)品，DLP 能夠生產(chǎn)及其微小的結(jié)構(gòu)，除非需要更嚴(yán)格的公差，否則不需要后加工操作。

材料
DLP的材料開發(fā)和創(chuàng)新方面也十分令人驚嘆。在過去五年中，更強(qiáng)、更穩(wěn)健的光敏聚合物進(jìn)入市場。從透明、生物和橡膠到高溫和剛性材料，可謂是應(yīng)有盡有。

△這款自行車頭盔是在 ETEC Xtreme 8K 上用 Loctite 3D IND405™ Black 3D 打印的，夾子是用 Loctite 3D 3843 打印的。這兩種由漢高開發(fā)和生產(chǎn)的光敏樹脂現(xiàn)在已經(jīng)在世界上最大的 ETEC Xtreme 8K 上通過了認(rèn)證。

樂泰、3D Systems、Adaptive 3D（桌面金屬）和其他著名的光聚合物開發(fā)公司持續(xù)不斷的開發(fā)樹脂材料。然而，一些材料公司并不完全了解打印機(jī)的結(jié)構(gòu)，這可能會給消費(fèi)者及其零部件帶來問題。隨著對混合材料的需求增加，打印機(jī)制造商應(yīng)該繼續(xù)與材料開發(fā)商合作，以實(shí)現(xiàn)尚未發(fā)現(xiàn)的應(yīng)用。

△科思創(chuàng)的新型 Somos® PerForm HW 樹脂可使用 DLP 和 LCD 3D 打印實(shí)現(xiàn)高效的小批量生產(chǎn)。

3D 打印機(jī) OEM 的工程團(tuán)隊(duì)將自己研發(fā)的材料與第3方材料公司進(jìn)行了對比，發(fā)現(xiàn)了一些局限性。對于用戶來說，在調(diào)整非 OEM 原生材料時，3D 打印機(jī)制造商和材料開發(fā)商面臨的其實(shí)是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)�？梢詮馁徺I打印機(jī)的原始設(shè)備制造商和合作伙伴那里選擇材料。

因此，就 OEM 和材料開發(fā)商公司之間的合作而言，一個需要改進(jìn)的領(lǐng)域是讓最終客戶的操作使用更加便捷，比如提供可供打印機(jī)調(diào)整/預(yù)編程的材料在這種情況下，OEM 成為一站式商店，用戶體驗(yàn)也會極大的提升。在一款樹脂材料上市前，原始設(shè)備制造商和材料開發(fā)公司的合作非常重要。那么，在 DLP 打印機(jī)中使用第 3 方材料是否可行？當(dāng)然可以！但如果您沒有設(shè)備或材料科學(xué)方面的經(jīng)驗(yàn)，可能會帶來挑戰(zhàn)。

設(shè)備制造商

國外代表性的DLP設(shè)備制造商包括：3D Systems、Desktop Metal 子公司Adaptive3D和Envision TEC等。

國內(nèi)代表性的DLP設(shè)備制造商包括：迅實(shí)科技、聯(lián)泰科技、先臨三維、閃鑄科技、錸賽科技RAYSHAPE、縱維立方等。

△英國Qlab牙科實(shí)驗(yàn)室使用RAYSHAPE 3D打印機(jī)

DLP打印晶格結(jié)構(gòu)
3D 打印晶格結(jié)構(gòu)是一個很好的應(yīng)用，但需要更多的開發(fā)和關(guān)注。

首先，有必要了解打印層如何從光機(jī)和樹脂之間的透明膜上剝離，已經(jīng)固化或者打印的部件將在層剝離過程中拉伸。由于打印過程的性質(zhì)，這種現(xiàn)象會使零件發(fā)生故障并降低零件質(zhì)量。

△使用 Desktop Metal 獨(dú)特的 FreeFoam 技術(shù) 3D 打印和處理的類泡沫材料

需要應(yīng)用增材制造 設(shè)計(jì)確定晶格結(jié)構(gòu)在給定項(xiàng)目中的可行性。提供生產(chǎn)晶格結(jié)構(gòu)能力的 OEM 和拓?fù)滠浖�公司正在更好地理解這種打印過程的動態(tài)過程，研究這方面的工藝過程，對零件設(shè)計(jì)給出指導(dǎo)。

增材制造行業(yè)的許多人都看到了最近將類泡沫材料。由于剝離過程中會發(fā)生拉伸，直接使用 DLP 3D 打印泡沫狀材料幾乎是不可能的。在實(shí)施二次處理過程之前以剛性狀態(tài)打印泡沫材料，如Desktop Metal 的 FreeFoam。

結(jié)論
●針對制造商：當(dāng)涉及到材料保質(zhì)期和證明第3方材料可行的過程時，公司需要更準(zhǔn)確地傳達(dá)信息。因?yàn)橘I家已經(jīng)知道沒有什么是 100% 完美的。因此，如果確實(shí)沒有合適的解決方案，您需要誠實(shí)的告知客戶！

● 針對DLP技術(shù)本身：DLP技術(shù)的優(yōu)勢就是能夠生產(chǎn)表面光潔度接近注塑成型的實(shí)體零件，這個優(yōu)勢使DLP技術(shù)能夠在市場上保持一定的競爭力。DLP 通過模塊化系統(tǒng)還能提供獨(dú)特的可擴(kuò)展性因素，封閉式打印機(jī)還適合在辦公室使用。

隨著近年來 3D 打印的發(fā)展，DLP 能否最終超越注塑成型速度？讓我們拭目以待！