相信很多人对于3D打印的学习都是从FDM机器做起的，然而随着对3D打印技术越来越深入的学习，你会了解到光固化3D打印。这确实是一个较难的学习部分，如果你对这一方面感兴趣，但是有遇到了一些困难，感觉无路可走的话，不妨跟着3D虎来一起学习一下光固化的各种知识。

 

 

光固化3D打印机的原理非常简单，机械结构也比FDM简单太多，按模块区分的话一共有以下三个模块：

 

固化模块：包括光源和树脂

 

分离模块：包括Z轴提拉装置，比较高级的会多一个料槽剥离，使成型平台更容易脱离料槽；

 

控制模块：包括电路、固件和软件；光固化成型技术包括上投影和下投影，顾名思义，两种就是光源的位置不同，各有利弊。

 

上投影：光直接照射在成型件的最上层，不需要成型件和料槽分离，省事。但是树脂流动性要求较高，如果树脂流不平，会影响打印质量，一般需要加一个刮板，刮平树脂。大尺寸的光固化3D打印机一般采用这种形式。

 

下投影：光也是照在成型件的最上层，每次换层要使成型件和料槽分离，需要在料槽底部加一个离型膜，成型精度高，缺点是料槽容易损坏，一般几个月就要换一次，那层膜也是很多3D打印工作者心里的痛……大尺寸不适合用下投影式，容易损坏成型件。本篇教程主要说下投影式的，上投影稍微改下结构就可以了。

 

 

先来说一下DLP（Digital Light Processing的缩写）DLP一开始是指的一种投影机的技术，后来，利用这种投影机的光固化3D打印机也叫DLP，DLP光固化成型一次可以成型一个面，成型速度快，配合分辨率高的投影机和成型质量好的树脂，打印精度非常高。这种成型技术首先利用切片软件把模型切薄片，投影机播放幻灯片，每一层图像在树脂层很薄的区域产生光聚合反应固化，形成零件的一个薄层，然后成型台移动一层，投影机继续播放下一张幻灯片，继续加工下一层，如此循环，直达打印结束。为什么要使用DLP投影机而不使用更廉价的LCD投影机？先来看一下DLP和LCD的对比（网络资料），最关键的一点就是LCD屏幕很难让紫外光透过，紫外线会让屏幕发出很高的热量，损害屏幕，而我们的光固化最重要的就是紫外光，所有技术难点比较明显，而且成像效果也是DLP投影机更好。

 

比较点 DLP（全数字投影显示技术） LCD（液晶投影显示技术）

 

核心技术 DLP：全数字 DDR DMD 芯片

 

LCD：液晶板 成像原理

DLP：投影原理是将光投射穿过高速转动的红蓝绿色轮盘再射到 DLP 晶片反射成像。 

LCD：利用光学投射穿过红绿蓝三原色滤镜过滤掉红外线和紫外线（红外线和紫外线对LCD 片有一定的损害作用）后，再将三原色投射穿过三片液晶板上，合成投影成像。

 

 

DLP：像素间隙小，画面清晰，无闪烁现象。 

LCD：像素间隙大，有马赛克现象，微有闪烁。

 

 

DLP：高

LCD：一般

 

 

DLP：光填充量高达 90% 的填充量总光效率大于 60%。 

LCD：光填充量最大在 70% 左右总光效率大于 30%

 

 

DLP：高（数字成像原理）

LCD：一般（受数模转换的限制）

 

 

DLP：高（ 1024级/10bit ）

LCD：层次不够丰富

 

 

DLP：大于 90% （色域补偿电路，使色彩一致）。

LCD：无色域补偿电路，随液晶板老化而产生日益严重的色差。

 
亮度均匀性

 
DLP：大于 95% （数字均匀过渡补偿电路，使屏前亮度更均匀）。

LCD：无补偿电路，有"太阳效应"。

 
性能

 
DLP：DLP 芯片采用密封封装，受环境影响小，且有 20 年以上的使用寿命，可靠性高。

LCD：LCD 液晶材料受环境影响大，不稳定。

 

 

DLP：使用飞利浦原装 UHP 长寿命灯泡，寿命长，DLP 一般适用长时间显示的地方。

LCD：灯泡寿命短，LCD 不适合连续长时间工作。

 
使用寿命

DLP：DLP晶片的寿命为 100,000 小时以上。

LCD：液晶板寿命 20,000 小时左右。

 

 

DLP：DLP 技术一体化箱体结构，不受外界光线干扰。

LCD：严重，在外界光线下，不能正常清晰显示

 

 

光源永远都是光固化技术的核心，无论DLP还是SLA，DLP投影机由光源、DMD芯片、控制主板、色轮、透镜等主要部分组成，其中的DMD芯片和光源是重中之重。DMD芯片由很多的小微镜组成，一个小微镜代表一个像素，如分辨率是1024*768的投影机，则其DMD中包括1024*768个像素单元，即786432个微镜。而DMD芯片另一个比较重要的参数就是它的尺寸，就好比单反相机中的感光元件尺寸与有效像素。因此，在分辨率相同的情况下，DMD芯片的尺寸越大，其成像质量越好，并且拥有更高的光利用率。

 

光源的成像原理实际是光源通过色轮折射后照射在DMD芯片上，由主板控制DMD芯片反射光到屏幕上，DMD芯片和色轮工作的频率都是非常快的，我们用肉眼根本分不出来颜色和明暗的变化。

 

投影机的光源对光固化的影响主要是光强度和波长，光强度越高，固化速度越快；而波长，则影响到你所用的树脂。投影机光源的波长必须要和树脂的固化波长一致。

 

投影机的光源主要有汞灯和LED灯，汞灯使用寿命短、体积较大但是波长峰比较多，在355nm、400nm、450nm都有比较强的峰，而LED灯波长单一，但使用寿命长，体积小，最关键的一点是LED灯可以瞬间点亮，容易控制，非常适合作为DLP光固化3D打印机的光源。

 

总结一下，选用DLP投影机的要求如下：

 

1.LED光源（波长大约为405nm左右，市面上配套的光敏树脂很多）

 

2.光源强度高

 

3.高分辨率（经济条件允许的情况下）

 

对于投影机，有两种选择，一种是购买投影仪，还有一种是购买光机。

 

光机说白了就是投影仪拆掉了外壳，去掉了不需要的透镜和色轮，投出来影响是黑白的，但是丝毫不影响打印，但价格却降低了很多，最重要的，市面上的很多投影仪都有偏轴设计，光线并不是从镜头的正中心投射出去，这样会使图形失真，影响打印效果。而光机就可以避免这种偏轴，保证图像的真实性，这个非常重要！如果后面有时间的话，我会详细讲一讲投影仪失真和解决办法。SLA和DLP不仅结构上基本相同，光源部分其实也很相似，只不过投影机中的LED光源换成了激光，DMD芯片换成了振镜控制系统。)