光固化3D打印(yin)機是(shi)壹(yi)種(zhong)利(li)用(yong)光敏(min)樹(shu)脂在特定(ding)波(bo)長紫(zi)外光照射下快速固化的原(yuan)理(li),通過逐(zhu)層固化液態樹(shu)脂來(lai)構(gou)建(jian)三維物(wu)體(ti)的(de)先(xian)進制(zhi)造設(she)備(bei)。其(qi)核(he)心(xin)優勢(shi)在於高精度(du)、高表面(mian)質量(liang)及材料(liao)多(duo)樣性,廣泛應用(yong)於工業(ye)設(she)計、齒科(ke)醫療、文(wen)創教(jiao)育(yu)及科(ke)研(yan)開(kai)發等(deng)領域。
光固化3D打印(yin)技術(shu)主(zhu)要分為(wei)SLA(立(li)體(ti)光刻)、DLP(數(shu)字光處(chu)理(li))和(he)LCD(液晶顯示)三種類(lei)型。SLA通(tong)過激(ji)光束(shu)逐(zhu)點(dian)掃描(miao)固化樹脂,精(jing)度高但速度(du)較慢;DLP利(li)用(yong)數(shu)字微(wei)鏡(jing)設(she)備(bei)(DMD芯(xin)片(pian))投(tou)影(ying)整(zheng)層圖像(xiang),實現快速固化,適合(he)中(zhong)小型模型打(da)印(yin);LCD則通過控制(zhi)LCD屏幕(mu)顯示黑(hei)白圖像(xiang),使光透(tou)過特定(ding)區域固化樹脂,成(cheng)本較低,適合(he)桌(zhuo)面級(ji)應用(yong)。
壹(yi)、光學系(xi)統(tong):光與(yu)樹脂(zhi)的(de)精(jing)準(zhun)交互(hu)
光源(yuan)
類(lei)型:
LCD屏(DLP技術(shu)變種(zhong)):通過LED背光源(yuan)穿透(tou)LCD屏,形(xing)成(cheng)紫外(wai)光圖(tu)案(an),直接照射樹(shu)脂層。
DLP投(tou)影(ying)儀:使用(yong)數(shu)字微(wei)鏡(jing)設(she)備(bei)(DMD)生(sheng)成(cheng)紫外(wai)光圖(tu)案(an),投(tou)影(ying)至(zhi)樹(shu)脂表面(mian)。
激(ji)光器(qi)(SLA技(ji)術):通過振鏡(jing)系(xi)統(tong)控制(zhi)激(ji)光束(shu)掃(sao)描(miao)樹脂(zhi)表面(mian),逐(zhu)點(dian)固化。
作用(yong):提(ti)供(gong)高能(neng)量密度的(de)紫外(wai)光(波(bo)長通(tong)常為(wei)405nm),觸(chu)發樹(shu)脂中的光引(yin)發劑(ji)發生(sheng)聚合(he)反應。
特點:LCD成(cheng)本低但壽命較短(duan)(約2000小時(shi)),DLP精度高但設(she)備(bei)昂(ang)貴(gui),激(ji)光器(qi)精(jing)度最高但速度(du)較慢。
透(tou)鏡(jing)組
作用(yong):聚(ju)焦(jiao)或(huo)均勻化紫外光,確保(bao)光斑(ban)能(neng)量分(fen)布均勻,避(bi)免(mian)固化層厚(hou)度(du)不(bu)壹(yi)致。
案(an)例(li):在DLP系(xi)統(tong)中,透(tou)鏡(jing)組將投(tou)影(ying)儀的光線(xian)聚(ju)焦至(zhi)樹(shu)脂槽底(di)部(bu),形(xing)成(cheng)清晰(xi)的光圖(tu)案(an)。
振鏡(jing)系(xi)統(tong)(僅SLA技(ji)術)
組(zu)成(cheng):由X/Y軸(zhou)兩(liang)個(ge)高速振鏡(jing)組成(cheng),通過反射激(ji)光束(shu)實現快速掃(sao)描(miao)。
作用(yong):控制(zhi)激(ji)光路(lu)徑(jing),實現復雜圖(tu)案的(de)逐(zhu)點(dian)固化,精度可(ke)達微(wei)米(mi)級(ji)。
二、成(cheng)型平臺系(xi)統(tong):構建(jian)物體(ti)的(de)“工(gong)作臺(tai)”
成(cheng)型平臺(Build Platform)
材質:通(tong)常(chang)為(wei)金(jin)屬(如(ru)鋁(lv)合(he)金(jin))或高強度(du)塑(su)料(liao),表面(mian)需(xu)平整(zheng)且(qie)耐(nai)樹(shu)脂(zhi)腐(fu)蝕。
作用(yong):承(cheng)載已(yi)固化的樹脂(zhi)層,每(mei)層固化後向(xiang)下移(yi)動(或(huo)樹(shu)脂(zhi)槽上升(sheng)),為(wei)下壹層固化提供空(kong)間(jian)。
關鍵參(can)數(shu):平臺平整(zheng)度(du)(誤差(cha)需(xu)<0.01mm),否(fou)則會導(dao)致打(da)印(yin)件(jian)翹曲(qu)或分(fen)層。
Z軸(zhou)驅動機(ji)構(gou)
類(lei)型:步進電機或(huo)伺(si)服電機驅動滾(gun)珠(zhu)絲杠或(huo)同(tong)步帶(dai)。
作用(yong):精(jing)確控制(zhi)成(cheng)型平臺的垂(chui)直移(yi)動,確保(bao)每(mei)層固化厚(hou)度(du)均勻(通(tong)常(chang)為(wei)25-100μm)。
精(jing)度要求:重復定(ding)位(wei)精(jing)度需(xu)<0.005mm,避(bi)免(mian)層間(jian)錯位(wei)。
三、樹脂(zhi)槽系(xi)統(tong):存儲(chu)與(yu)供應(ying)光敏(min)樹(shu)脂
樹(shu)脂槽(Resin Vat)
材質:透(tou)光性好的(de)材料(liao)(如(ru)PMMA或特制(zhi)玻璃(li)),底(di)部(bu)需(xu)耐(nai)紫(zi)外(wai)光穿透(tou)。
作用(yong):存(cun)儲(chu)液(ye)態(tai)光敏(min)樹(shu)脂,為(wei)固化過程提供原(yuan)料(liao)。
設(she)計要點:槽體(ti)需(xu)密封防漏,且底(di)部(bu)需(xu)平整(zheng)以(yi)避(bi)免(mian)光散射(she)。
離(li)型膜(mo)(僅(jin)倒置式(shi)設(she)計)
位置:位(wei)於樹脂(zhi)槽(cao)底部(bu)(成(cheng)型平臺下方)。
作用(yong):在每(mei)層固化後,幫(bang)助(zhu)打(da)印(yin)件(jian)與(yu)樹脂(zhi)槽(cao)分(fen)離(li),減(jian)少(shao)剝(bo)離(li)力(防止(zhi)損壞(huai)模型)。
材質:通(tong)常(chang)為(wei)特氟龍(long)(PTFE)或(huo)矽膠,需(xu)耐(nai)紫(zi)外(wai)光和(he)化學腐蝕(shi)。
樹脂(zhi)循環(huan)系(xi)統(tong)(高d機型)
組(zu)成(cheng):泵(beng)、管(guan)道(dao)和(he)過濾器(qi)。
作用(yong):循(xun)環(huan)樹脂(zhi)以保(bao)持均勻性,並過濾固化殘渣,延(yan)長(chang)樹(shu)脂(zhi)使用(yong)壽命。
四、控制(zhi)系(xi)統(tong):打印(yin)過程的“大(da)腦(nao)”
主(zhu)板(Motherboard)
核(he)心(xin)組件(jian):微處(chu)理器(qi)(如(ru)ARM架(jia)構(gou)芯(xin)片(pian))、存儲(chu)器(qi)(存(cun)儲切(qie)片(pian)文件(jian))和(he)接口電路。
作用(yong):解析(xi)3D模型切(qie)片(pian)數(shu)據,控制(zhi)光源(yuan)、電機和(he)傳感(gan)器(qi)協(xie)同工作。
功(gong)能(neng):支持G-code指令(ling),實現打印(yin)參(can)數(shu)(如(ru)曝(pu)光時(shi)間(jian)、層厚(hou))的(de)動態(tai)調(tiao)整(zheng)。
固件(jian)(Firmware)
作用(yong):嵌入(ru)式(shi)軟(ruan)件(jian),優化打印(yin)路徑(jing)、補(bu)償(chang)機械誤差(cha)(如(ru)絲杠背(bei)隙(xi))。
案例(li):開(kai)源固件(jian)(如(ru)Marlin)支持用(yong)戶自(zi)定(ding)義參(can)數(shu),提升(sheng)打印(yin)靈(ling)活性。
用(yong)戶界(jie)面(mian)(UI)
類(lei)型:觸(chu)摸屏或物(wu)理(li)按(an)鍵面(mian)板(ban)。
功(gong)能(neng):設(she)置打(da)印(yin)參(can)數(shu)、監控進度(du)、故(gu)障(zhang)診(zhen)斷(如(ru)樹脂(zhi)不(bu)足報警)。
五(wu)、輔(fu)助系(xi)統(tong):提升(sheng)打印(yin)質量(liang)與(yu)安(an)全性
溫度控制(zhi)系(xi)統(tong)
組成(cheng):加熱元(yuan)件(jian)(如(ru)PTC陶瓷(ci)片(pian))和(he)溫度傳感(gan)器(qi)。
作用(yong):維(wei)持樹脂在適宜溫度(通常25-30℃),避(bi)免(mian)低溫導(dao)致粘度升(sheng)高或高溫加速固化。
空氣凈(jing)化系(xi)統(tong)
組成(cheng):活性炭過濾器(qi)或(huo)小型風扇(shan)。
作用(yong):過濾樹脂(zhi)揮(hui)發的(de)刺激(ji)性氣味(wei),改善(shan)操(cao)作環(huan)境(jing)。
安(an)全防護(hu)
措施(shi):
紫外(wai)光屏蔽(bi)罩(zhao):防止(zhi)光線(xian)泄(xie)漏傷(shang)害(hai)眼睛。
緊急(ji)停(ting)止(zhi)按(an)鈕(niu):快速中(zhong)斷打印(yin)過程。
過載保(bao)護(hu):防止(zhi)電機因(yin)阻力過大(da)而(er)損壞(huai)。
