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    快速、精准、光滑——什么才是最好的3D打印技术?

    来源:东莞市博泰三维科技有限公司   发布时间:2018-05-05   点击量:969

    快速、精准、光滑——什么才是最好的3D打印技术?

    热购注册 答案可不是SLA或者DLP这么简单。理解协调柔化3D物体边缘的像素移动和灰度技术,有助于商业客户做出明智决定。

    并非所有形式的3D打印都是相同的,每一次3D打印过程都可以看出明显不同。新手有时会争论SLA和DLP哪个更有利于3D打印机的最终性能。但SLA(立体平板印刷)和 DLP(数字光处理)的技术途径存在显著差异,因此最终产品也不同。

    在经营业绩岌岌可危之时,想要找出最快、最精准、分辨率最高且最终产品表面最光滑的3D打印机,仔细研究具体细节非常重要。

    热购注册 为什么?因为后期处理就是3D打印不可告人的小秘密,没有人愿意在3D打印制件上节省时间和成本,最后打印完成却又不得不展开大量清洁、磨砂和抛光工作。

    SLA 对 DLP——简单分析

    SLA和DLP的技术理念很简单。利用光源照射一大桶光聚合物或树脂,将材料固化成数字设计文件中的最终物体。SLA的光源来自激光。 DLP则来自高清投影仪。

    通过简化分析,很容易得出两种技术的利弊。

    SLA通过激光束在树脂桶上绘制——平板印刷指的就是“书写” ——制件图像, 然后再绘制内部结构,不过实际顺序不一定如此,逐行逐层将液体固化成最终制件。

    DLP与SLA的差别

    表面处理是后期处理的重要内容,但精准度同样很关键。制件都是相同的数字模型,但EnvisionTEC DLP的制件精度为96.3%,SLA则仅为68.0%。

    SLA利用激光在树脂上绘制制件,十分耗时。DLP则不必逐一绘制线条,且每次照射可以固化大量树脂,所以处理速度较快。

    DLP光固化和SLA光固化

    不管打印机速度多快, SLA都是一项耗时的技术。试想用一支细笔尖钢笔在一张张纸上绘画,先勾勒出形状,再用这支笔将中间部分上色,一页接着一页。虽然该过程可能需要较长时间,但理论上可以获得边缘细腻的紧致固化产品。

    同时,普通DLP通常利用高清投影仪将一整层内容投射到聚合物上,更接近于在每页纸上盖章。

    热购注册 但由于投影仪投射的光线以像素为单位——在树脂内形成立体像素, 又称体素——无可否认这种像素化方块将影响边缘光滑度。

    以上就是SLA与DLP的快速对比分析。但这些就是全部吗?不算是——尤其从全球提交的专利申请中就可以看出来。

    热购注册 除此之外,经验对于3D打印工艺技术非常重要。

    试想:倘使DLP找出柔化尖锐、像素化边缘的方法,将会如何?它会不会比最好的SLA还优秀?

    先进DLP提高表面处理质量和速度

    热购注册 EnvisionTEC经验丰富的3D打印工程师也是增材制造先锋,十多年前已经解决了这些问题。公司因此得以引领行业提供高精度DLP制件,可精确至微米,表面光滑几乎不需要后期处理。

    于是,助听设备和牙科等对制件精度和光滑有机形态要求较高的行业,偏好使用EnvisionTEC 3D打印机进行大规模定制生产。今天,全球生产的助听设备有十分之六来自 EnvisionTEC 打印机,牙医、正牙医生和牙科实验室也在迅速采用EnvisionTEC先进DLP打印机,均因看重高精度、光滑、无毛糙的表面。

    DLP高清打印模型

    热购注册 先进DLP技术可以解决普通DLP技术存在的问题,从而提供快速、精准、光滑的表面处理。

    EnvisionTEC利用多项专利专有技术打造出出色的曲线和光滑的表面。

    DLP光固化

    为了理解这些方法发挥作用的原理,我们先采用普通DLP方法找出问题的根源。投影仪通过方形像素投射光线,树脂固化时形成立体像素,又称体素。弯曲边缘的体素形成业内所称的“ 阶梯形状” ——类似于早期8位电子游戏的锯齿形边缘。

    使问题更加棘手的是,各个像素的尺寸由一个简单公式预先决定:像素尺寸等于构建空间(又称工作包络面)除以投影仪分辨率。打印的物体越小,用户需要处理的阶梯形状问题也就越少,但如果物体增大,像素和阶梯形状就会更加明显。
    此外,如果不修改投影仪或构建空间尺寸,就无法修改像素尺寸。

    热购注册 21世纪初, EnvisionTEC创始人Al Siblani和EnvisionTEC首席技术官带领着一支由德国和美国工程师组成的小团队,开发出弱化像素化阶梯的两种方法。

    热购注册 第一种方法非常简单,就是将各个阶梯的尺寸减小半个像素。 2005年EnvisionTEC就该法申请专利。

    第一个方案: EnvisionTEC ERM.

    EnvisionTEC增强分辨率模块简称ERM,是公司德国工厂生产的实体设备,可使投射光线的投影仪发生微小、精确的“ 像素移动”。像素移动能将阶梯形状问题减半, 无论物体是大是小。

    所以,即使使用同等分辨率的投影仪,EnvisionTEC DLP打印机打印出的曲面至少比其竞争对手光滑两倍。 EnvisionTEC的Desktop和Perfactory DLP机器配备的高清投影仪分辨率各异,从1400 x 1080 到 1920 x 1200 不等。

    ERM设备并不是简单的“ 模块”,而是完整的机电系统。 控制器箱输出电流,一条供X轴方向移动,一条供Y轴方向移动,输送至投影仪正下方的一块中空方形金属板。该设备通电后,可以精密控制X轴和Y轴方向的小幅移动。

    ERM其实是将投影往X轴左方或右方移动半个像素,或往Y轴上方或下方移动半个像素。使用普通DLP技术,3D打印机在制造物体时可以投射完整的图像层10秒。使用EnvisionTEC的ERM像素移动技术,每次投射进行两次。

    在本例中,假设第一次基线照射五秒,完成初步固化。第二次照射五秒,往X轴左移半个像素,往Y轴下移半个像素,将阶梯形状减半。

    EnvisionTEC创始人

    EnvisionTEC创始人兼CEO Al Siblani(左)和EnvisionTEC首席技术官Alexandr Shkolnik,带领开发出使用DLP技术柔化三维物体像素化表面边缘的两种方法。他们已于21世纪初就此类3D边缘柔化技术申请专利。

    这是 EnvisionTEC增强分辨率模块的照片,向X轴和Y轴移动半个像素,稍稍移动DLP机器第二次照射位置,减少精细3D边缘柔化技术形成的阶梯形状。投影仪光线从模块中央发出。

    ERM双倍精度

    ERM 其实是将投影往X轴左方或右方移动半个像素,或往Y轴上方或下方移动半个像素。

    根据制造物体的最终尺寸,阶梯形状减半后人眼几乎无法看出阶梯状。

    像素移动完全由EnvisionTEC专有Perfactory软件控制,所以用户不必进行手动控制。系统可以自动柔化表面。

    EnvisionTEC并未止步于此,而是继续追求更理想的表面。


    别着急,还有灰度边缘柔化

    热购注册 EnvisionTEC将其像素移动技术与另一项专利专有的灰度技术结合,简单地说,就是 3D物体边缘柔化技术。

    热购注册 2007年公司在德国和美国提起该方法的首个专利申请。

    热购注册 边缘柔化技术在今天非常普遍,几乎用于每一个出现数据图像的2D数字平台,从电子游戏和电视屏幕,到装有数字监视器的几乎所有设备。在当今数字世界,有很多边缘柔化高科技方法,柔化日常见到的像素化图像边缘。EnvisionTEC是将边缘柔化方法转换运用到投影仪3D体素的第一家3D打印公司。

    EnvisionTEC ERM技术将阶梯减半后,公司专有灰度技术继续柔化剩余的“锯齿图形”,阶梯图形在电子游戏圈非常出名。 

    使像素化边缘平滑的边缘柔化技术在今天十分常见,但EnvisionTEC找出了将该法运用到3D打印的途径。

    像素移动

    灰度使边缘平滑,实现无层3D打印

    与非开即关的SLA激光束不同,高清光线投影仪可以多种光线明暗度或强度发射光线,沿光谱从白到灰再到黑。

    事实上,白色和黑色之间共有1,024种可辨别的灰度。EnvisionTEC技术利用其中255种灰度,纯白设为255,深黑设为零,通过复杂的控制柔化边缘。

    EnvisionTEC通过专有智慧软件控制物体弯曲边缘的各个像素,置入渐变灰色区,实现光滑、柔化边缘。

    此外,每次灰度化照射实现的不同强度还可以使EnvisionTEC的DLP技术产生另一个独特效果。

    虽然像素的X轴和Y轴固定,但体素的Z轴深度可根据各像素的灰度化光线强度调整。这意味着虽然普通DLP技术按平层进行打印,EnvisionTEC DLP则是以不同深度打印——无层3D打印技术可以强化光滑、精准的表面。

    EnvisionTEC像素移动ERM技术与灰度技术的协调相互作用,形成无条纹、无阶梯的市场领先表面。

    不过,除了看到和感受到的之外,最终制件扫描还显示该技术比SLA更精准。

    DLP的优势

    以上制件根据相同的数字文件制成,虽然看起来相似,但左图是使用EnvisionTEC先进DLP技术的3D打印成果,表面更加光滑、精准。EnvisionTEC打印制件的精度为96.3%,SLA制件精度则为69.8%。

    EnvisionTEC DLP技术具有速度和精度优势

    对于要求精度、表面光滑度和制作速度的牙医、正牙医生和牙科实验室而言,SLA与EnvisionTEC先进DLP技术存在显著差异。

    在EnvisionTEC技术与竞争技术的对比试验中,使用EnvisionTEC Vida和一台低价SLA机器上往水平构建方向打印三个牙模型。

    热购注册 经3Shape软件测量,与原数字模型相比,Vida制造的最终制件精度为94.7%至96.3%。相比之下, SLA 制件的精度水平为 68.0%至 79.1%。

    重要的是,SLA机器制造模型所需时间几乎比Vida长三小时。

    热购注册 在与其他3D打印机的常规交叉比较中,常常能观察到EnvisionTEC卓越的精度、构建时间和表面质量。

    DLP的高精度3D打印


    EnvisionTEC 中国代理商-东莞市博泰三维科技有限公司


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