DLP光固化3D打印技術(shù)原理及市場(chǎng)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(chǎng)上占有一席之地，與FDM(熔融沉積制造)和DIW(墨水直寫(xiě))技術(shù)不同，DLP往往是將打印的物件從料池中“拉”出來(lái)，那么到底什么是DLP技術(shù)？目前DLP市場(chǎng)出現(xiàn)的問(wèn)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(gè)重要組件，包括：一個(gè)樹(shù)脂托盤(pán)（可拆卸）、構(gòu)建平臺(tái)、投影儀和一個(gè) Z 型龍門(mén)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(shù)脂的托盤(pán)下方。光線穿過(guò)樹(shù)脂托盤(pán)內(nèi)置的透明屏幕，讓光線與樹(shù)脂接觸，固化特定形狀的打印層。

●該層在構(gòu)建平臺(tái)上固化，在 Z 軸上倒置。構(gòu)建平臺(tái)半浸沒(méi)在樹(shù)脂中，因此平臺(tái)和樹(shù)脂托盤(pán)之間的距離是一個(gè)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(huì)向上移動(dòng)，將打印層從覆蓋在托盤(pán)上的透明薄膜上剝離，然后重新開(kāi)始上述步驟，直到零件完成。

所以整個(gè)打印過(guò)程具有絕對(duì)的制造優(yōu)勢(shì)，會(huì)產(chǎn)生特別快的打印速度，無(wú)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(lái)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(kāi)發(fā)和創(chuàng)新方面也十分令人驚嘆。在過(guò)去五年中，更強(qiáng)、更穩(wěn)健的光敏聚合物進(jìn)入市場(chǎng)。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(chē)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(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的光敏樹(shù)脂現(xiàn)在已經(jīng)在世界上最大的 ETEC Xtreme 8K 上通過(guò)了認(rèn)證。

樂(lè)泰、3D Systems、Adaptive 3D（桌面金屬）和其他著名的光聚合物開(kāi)發(fā)公司持續(xù)不斷的開(kāi)發(fā)樹(shù)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(huì)給消費(fèi)者及其零部件帶來(lái)問(wèn)題。隨著對(duì)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(kāi)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(shù)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(duì)比，發(fā)現(xiàn)了一些局限性。對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō)，在調(diào)整非 OEM 原生材料時(shí)，3D 打印機(jī)制造商和材料開(kāi)發(fā)商面臨的其實(shí)是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)�？梢詮馁�(gòu)買(mǎi)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(kāi)發(fā)商公司之間的合作而言，一個(gè)需要改進(jìn)的領(lǐng)域是讓最終客戶(hù)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(hù)體驗(yàn)也會(huì)極大的提升。在一款樹(shù)脂材料上市前，原始設(shè)備制造商和材料開(kāi)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(méi)有設(shè)備或材料科學(xué)方面的經(jīng)驗(yàn)，可能會(huì)帶來(lái)挑戰(zhàn)。

設(shè)備制造商

國(guó)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(guó)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(guó)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(gè)很好的應(yīng)用，但需要更多的開(kāi)發(fā)和關(guān)注。

首先，有必要了解打印層如何從光機(jī)和樹(shù)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(guò)程中拉伸。由于打印過(guò)程的性質(zhì)，這種現(xiàn)象會(huì)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(lèi)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(guò)程的動(dòng)態(tài)過(guò)程，研究這方面的工藝過(guò)程，對(duì)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(lèi)泡沫材料。由于剝離過(guò)程中會(huì)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(guò)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(duì)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(guò)程時(shí)，公司需要更準(zhǔn)確地傳達(dá)信息。因?yàn)橘I(mǎi)家已經(jīng)知道沒(méi)有什么是 100% 完美的。因此，如果確實(shí)沒(méi)有合適的解決方案，您需要誠(chéng)實(shí)的告知客戶(hù)！

● 針對(duì)DLP技術(shù)本身：DLP技術(shù)的優(yōu)勢(shì)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(gè)優(yōu)勢(shì)使DLP技術(shù)能夠在市場(chǎng)上保持一定的競(jìng)爭(zhēng)力。DLP 通過(guò)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(lái) 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！