黑創(chuàng)科技的下沉式光固化打印機Rocket 1 技術(shù)分析

2021年9月，深圳市黑創(chuàng)科技有限公司宣布推出的下沉式光固化打印機Rocket 1，并在同年12月份登錄Kickstarter上眾籌受到國內(nèi)外3D打印愛好者的強烈關(guān)注，整體累計眾籌金額過千萬。

截止目前，已經(jīng)2000多名用戶有定購了該款3D打印機，作為一種新的光固化成型技術(shù)，相信大家還是非常的陌生，于是南極熊聯(lián)系黑創(chuàng)科技負(fù)責(zé)人，一起整理了一下關(guān)于下沉式Rocket 1的技術(shù)資料，跟大家一起分享。

1、黑創(chuàng)科技研發(fā)下沉式Rocket 1的初衷
黑創(chuàng)科技自從2014成立以來，一直致力于光固化3D打印技術(shù)研究和周邊產(chǎn)品的開發(fā)。目前市面上常見的面成型光固化打印機主要以DLP投影模塊、LCD顯影模塊為核心，其中以LCD光固化打印機以其高分辨率，低成本的千元級桌面機型獲得了廣大消費者的青睞，成為全球占有量較多的光固化打印機。但是由于LCD屏的脆弱性，導(dǎo)致它的二次開發(fā)能力差，容錯率低，一不小心就損壞LCD屏；而以DLP為核心的投影式光固化打印機是目前性能最好的，但是價格較高需要幾萬以上，打印幅面也偏小。

所以DLP和LCD光固化打印機仍然然不是我們所追求的技術(shù)形態(tài)，黑創(chuàng)人渴望研發(fā)一款高速度，高精度，低成本的光固化打印機，使用起來就像電飯煲一樣簡單。于是黑創(chuàng)人從底層硬件開始做起，研發(fā)了低成本、高精度的投影技術(shù)。再根據(jù)下沉式光固化的技術(shù)路線，研發(fā)了流平性能好的超流樹脂，于是搭載這些技術(shù)的第一代產(chǎn)品Rocket 1就此誕生。

2、Rocket 1 的工作原理
Rocket 1 是一種基于數(shù)字光連續(xù)液態(tài)成型技術(shù)（DCLF）的光固化打印機，其打印原理是利用液態(tài)光敏樹脂在UV光的照射下發(fā)生凝固的特點，然后根據(jù)切片軟件將三維數(shù)據(jù)沿Z軸方向根據(jù)設(shè)置的層厚進行水平分層切割，獲取每一層的橫截面圖像數(shù)據(jù)，并發(fā)送給黑創(chuàng)自主研發(fā)的數(shù)字面投影光機上的投影芯片進行圖像顯示。再將UV光線從機器頂部向下投射到投影芯片上并發(fā)出橫截面圖像形狀的UV光線匯聚到投影鏡頭上，最后由投影鏡頭照射到光敏樹脂樹脂的液面并按截面圖像形狀凝固成型，進而實現(xiàn)逐層固化成型的3D打印的過程。

總之，Rocket 1就像一臺投影儀，它能投射出計算機所要求的的各種圖像，但是要使這種圖像最清晰的展現(xiàn)出來，必須保持投影鏡頭與成像面的距離是恒定的，即投影焦距。也就是說，要使投影鏡頭投影到光敏樹脂的液面的圖像是最清晰展現(xiàn)出來的，它們之間的距離必須是投影焦距。如果它們之間的距離不在投影焦距上，那么投影出來的圖片是不清晰的，將導(dǎo)致打印失敗。如下圖所示投影成像面在不同位置之間的差異）。

△投影成像面在投影焦距之上投影圖像模糊、縮小

△投影成像面在投影焦距投影圖像清晰

△投影成像在投影焦距之下投影圖像模糊、變大

3、Rocket 1的功能策略
3.1、Rocket 1保持投影焦距的策略

Rocket 1 的設(shè)計是將料槽的基準(zhǔn)面、光敏樹脂液面和投影成像面三面重合，即投影鏡頭到料槽的基準(zhǔn)面或光敏樹脂液面或投影成像面的距離為投影焦距。
也就是說，為了使樹脂液面始終保持在焦距上，Rocket 1 保持投影焦距的方法在于每次打印前都要將料槽加滿樹脂。當(dāng)打印時平臺下降入料槽，料槽內(nèi)的空間體積變小，樹脂的液面快速上升，沒過料槽的樹脂會溢出流到溢流槽，最后流到儲料盒存放，使樹脂液面始終保持在料槽的基準(zhǔn)面，即投影焦距上，這樣就無需通過浮塊、電機和液面?zhèn)鞲衅鱽肀３忠好妗?br />
3.2、Rocket 1 成型平臺位置策略
Rocket 1的打印平臺比樹脂液面高0.5㎜左右最合適，這是為了讓打印件底部有更好的粘到平臺上，減少翹邊現(xiàn)象。

3.3、Rocket 1的保持樹脂流平策略
由于Rocket 1采用的是下沉式光固化的（類似SLA） 技術(shù)路線，為避免刮刀的環(huán)節(jié)，研制促進樹脂快速流平的納米材料，還含有氧阻聚增強成分，使液面與氧氣接觸的未固化層由零至十幾微米，變?yōu)閹资�微米至上百微米，在不改變樹脂固化性能和不采用刮刀的情況下，使下沉式的打印液面快速流平，從而實現(xiàn)超高的打印速度。

也許有人會問，樹脂流平性好代表樹脂很稀那得犧牲材料性能。為此，又花了一年時間，在保證流平性最佳情況下調(diào)試出一款超韌性樹脂，使用6kg錘子錘不爛，3.4mm薄壁測試帶踩不斷，各項指標(biāo)達工業(yè)使用件標(biāo)準(zhǔn)。

3.4、Rocket 1打印件的支撐策略
（1）底部支撐
Rocket 1 在打印的時候，打印平臺比樹脂液面高0.5㎜左右會犧牲掉0.5mm厚度的模型并導(dǎo)致底部0.5mm厚度精度會很差。所以使用Rocket 1在加支撐的時候，底部添加3mm以上的支撐會避免打印件底部精度差，也方便模型從平臺拆離。

△打印件底部未添加支撐

△打印件底部添加支撐

（2）較少支撐
Rocket 1下沉式打印方式，使打印件打印過程不受重力和剝離力的影響，只需使打印件在打印過程中保持不動即可，所以需要添加的支撐可以大大減少，也更加能完美還原打印件的細節(jié)。

△單根支撐打印機件

△高透明打印件

（3）支撐底部不能大面積一體
避免像上拉式光固化機器一樣，支撐底板為一大片，下沉式需要盡可能減少底板面積，不能堵住平臺回流孔位。這樣平臺在樹脂里面的阻力才是最小，而且樹脂回流才更快，流平性更好。

（4）模型擺放技巧
盡量將模型傾斜擺放，把最尖最細部分放在頂部，這樣打印效果更佳。要避免將模型最大截面放到后面。

總之就是，下沉式加支撐與上拉式不一樣，下沉式要考慮平臺在樹脂液體中的阻力與樹脂的回流（流平性），無需要考慮重力和剝離力，為此，采用磁吸式多孔輕阻力平臺與快速流平納米材料完美的解決阻力與流平，使rocket 1實現(xiàn)連續(xù)成型、高精度、高性能。可能有客戶會問，如果使用第三方樹脂會怎么樣，理論上是能固化，但是流平性、模型是否會開裂、精度、表面細節(jié)、韌性、固化時間等等性能就很難保證。

4.Rocket 1其它使用注意事項
（1）Rocket 1最佳投影清晰距離在出廠前已調(diào)節(jié)好，非必要，不要調(diào)節(jié)；
（2）Rocket 1在打印前必須加滿樹脂，讓樹脂液面達到料槽基準(zhǔn)面；
（3）Rocket 1定期清潔投影鏡頭部位，保證無塵無指紋，投影光機鏡頭部位有灰塵，那么投影出來的圖片是不清晰的，將導(dǎo)致打印失�。�
（4）每次打印前都需檢查儲液盒是否還有容量，避免打印過程中儲液盒樹脂過多溢出來。
（5）使用過程中不能晃動機器，遠離震動源。

5.Rocket 1的優(yōu)缺點
優(yōu)點：打印速度快，精度高，免維護，無易損件，細節(jié)還原度高，支撐少，非常適合應(yīng)用于教育，手辦，珠寶，醫(yī)療，工業(yè)零件等行業(yè)；
缺點：無法打印高粘度材料。

在未來10-20年3D打印機行業(yè)一定是快速發(fā)展的行業(yè)，也是一個在下工業(yè)革命更新?lián)Q代的不可替代的行業(yè)重要性，加上在快速發(fā)展時代，每個行業(yè)的技術(shù)的更新疊代，需要快速了解，本著技術(shù)的分享、交流，對新的DCLF技術(shù)做了以上的分析，希望大家喜歡。

剛好TCT展會在2022年11月3-5日復(fù)展了，黑創(chuàng)將攜帶Rocket 1與DSP 4K、DSP 8K光機等重磅產(chǎn)品亮相TCT展會，歡迎大家蒞臨深圳國際會展中心7號館D90展位，與黑創(chuàng)共同探討行業(yè)前沿技術(shù)及解決方案，領(lǐng)略增材制造的奧秘。

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