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想要挑选一台精度高的光固化3D打印机 这三种光源技术你必须要了解

时间:2022-05-17 09:18 来源:创想三维 作者:admin 阅读:
极光尔沃

光固化成型技术是增材制造领域最受欢迎和最普遍的技术之一,光固化3D打印机打印出来的模型精度比较高,所以,光固化3D打印机成为了许多用户的首选。而打印精度可以说是LCD光固化3D打印机的核心。

 

然而由于光固化3D打印技术的特性, 透过屏幕的光均匀度一直是行业痛点,光不均匀直接导致打印失败,或者打印件的一致性无法保证,直接影响光固化打印机的效能和普及。

突破光源技术瓶颈是实现光固化3D打印机均匀稳定打印效果的重要因素。我们今天就来聊聊市场上现有的几个光源技术,特别是针对目前市面上使用最多的阵列光源和积分光源,我们也做了一些光源测试实验,我们一起来看一看。

一、扇形单光源

扇形单光源是由多颗UV LED灯、大凸透镜和镜面反光杯组成,采用特殊透镜技术让分散的光向上聚集。在2019年之前,大多数早期的SLA/LCD 3D打印机都采用了这种UV LED系统 。扇形单光源从一个点源辐射光线,分散到各个方向的光源技术。

 

扇形单光源形态图

扇形单光源的光线垂直汇聚在一点上,也就意味着散射光的面积大,发生光散射的概率很大。发生光散射会让光线投射非常不均匀,从而影响到模型的精度。我们可以从下面的光源图可以看到整个屏幕的均匀度并不那么表现的很完美。

 

扇形单灯源光源图

二、阵列平行光源

阵列平行光源,采用分布式区域曝光拼接技术,由许多紫外灯珠整列均匀排布,对紫外光源的功率、均匀度、准直度都有更高的保障。目前市面上绝大多数光固化机器采用的都是阵列平行光源的光源解决方案。

 

 阵列平行光源原理图

相比扇形单光源,因为有较少的光散射,它可以提供更清晰的对比度并且减少漫反射,生成精致和光滑的表面。阵列同时保证光源均匀地分布在整个成型平台区域。

但相邻四颗灯珠之间仍存在着交叉处光强不稳定、光源分散不均等问题,使得打印模型容易出现局部打印精度高的区域误差。像下面的一些厂商均采用这一解决方案,我们从图中明显可以看到交叉处存在光源不均匀的情况。



 

 

 

三、积分光源

积分光源,是创想三维自创的最新第三代光源技术。它通过光的折射和反射的原理,光均匀地投射在打印屏上,在传统光源基础上提升了均匀度和光源寿命,这种光源在遇到个别灯珠损坏的情况下,对打印效果没有影响。从投射光线来看,积分光源相比矩阵光源的投射面明显更为均匀。


 

积分光源成型原理图

采用多颗灯珠阵列封装,保证灯珠成型面积照度均匀及光源强度、发出光线的角度一致性。遮光罩可以有效阻挡光源侧向多余光源对打印过程中的影响,屏蔽了灯珠之间的相互干扰问题。紫外光再通过前镀膜反射镜折射到打印屏。积分式光源能保证光线的均匀性及强度。

 

实际上,我们对阵列平行光源和积分光源也做过一系列的测试对比,包含辐照度测试、拉拔力测试、龙柱模型、老化测试、暗屏测试、多余固化测试等,下面我们就以其中的与精度相关一两个测试来看看这两个光源技术到底有着什么样的差别。

 

测试一: 微柱孔 T1模型

我们在进行微柱孔模型测试辐照均匀度测试时, 我们分别使用阵列平行光源/积分光源的机器打印微柱孔尺寸Φ0.3mm-Φ0.7mm)模型。

我们在实验中发现,使用阵列平行光源的机器,75%的微柱Φ0.4mm微孔微柱均能打出。微孔显示为70%,微柱显示为78%。而使用积分光源打印出的模型有95%的Φ0.4mm微孔微柱均能打出。微孔显示为70%, 微柱显示为80%,微柱显示为98%。

相比使用积分光源的机器,使用阵列平行光源的机器在打印相关模型时,微孔微柱显示不完全,辐照度更加不均匀。


 

   

 积分光源打印模型图

 

 

测试二:t0模型精度测试

我们使用阵列平行光源/积分光源的机器分别打印如下的t0模型,模型设计尺寸:60x60mm。

 

我们发现运用阵列平行光源的3D打印机打印的实际模型尺寸为59.78x59.78mm(下图左),积分光源打印的实际模型为59.91x59.93mm

(下图右),我们可以发现,积分光源的实际打印模型的尺寸误差要明显小于阵列平行光源。配备积分光源的机器打印出模型的精度要比阵列平行光源高的多。


 

 

测试三 拉拔力测试

我们使用阵列平行光源/积分光源的机器分别打印如下的t3模型,每层厚度差为1.00mm , 误差允许范围为1.00±0.10mm。

我们发现运用阵列平行光源的3D打印机打印的实际厚度差在0.3-0.4mm左右,积分光源的实际打印模型的尺寸误差在0.01-0.03mm左右,配备积分光源的机器打印出模型的层厚差要比阵列平行光源误差小的多。


 

积分光源拉拔力测试

  整体测试结果

实际上,我们对阵列平行光源和积分光源的机器做过一系列的测试对比,除了辐照度测试、拉拔力测试外,我们还进行了龙柱模型、老化测试、暗屏测试、多余固化测试等全方位的测试,我们发现积分光源的机器明显在辐照均匀度、拉拔力、暗屏测试等各个方面要好于阵列平行光源。

 

测试对比结果表

 

行业解决方案

配备了积分光源的机器,在行业应用中熠熠生辉,广泛使用于珠宝、游戏动漫、手办等各个应用行业,极大地提升了3D打印的赋能价值,满足行业对3D打印机精细化的要求。

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(责任编辑:admin)

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