30多年前,3D列印问世这天,从SBR控制技术SLA(雷射扫描器)三维显微控制技术开始的。所以SBR才是3D列印控制技术的大哥。后来大家都知道的reprap的开放源码控制技术,让FDM的熔化抽掉控制技术迈向德国大众,SLS的热处置控制技术,特别做为合金热处置,使3D列印迈向中高档应用领域。SBR另一方面也发展也不断涌现。
SBR非主流控制技术,第二代SLA,借助萤光雷射(355nm或405nm)为单色光,用振镜系统来控制雷射光强扫描器,扫到含意的固体聚丙烯就特异性重构了。第三代DLP萤光位数二维控制技术,借助405nm单色光,透过英特尔的位数微镜控制技术,特异性的将面单色光延展到固体聚丙烯使之重构。其中DLP控制技术包括赫赫有名的速度慢100倍的CLIP已连续列印控制技术。所有SBR控制技术的z轴路径分成三种计划:图形界面型都是单色光在下,透过询问处和离型膜,成形支烟出来;轻工业小型的都是单色光在上,成形下陷到冷却液下列,冷却液不需要离型膜。二、LCD控制技术的SBR简述SBR控制技术,除SLA雷射扫描器和DLP位数二维,目前形成了一种捷伊控制技术,是借助LCD做为单色光的控制技术。LCD列印控制技术,最简单的认知,是DLP控制技术的单色光用LCD来替代。我们可以简述SBR控制技术的特征,每两个SBR控制技术的核心理念都是紧紧围绕单色光问题的软件系统,从雷射扫描器的SLA,到位数二维的DLP,再到最捷伊LCD列印控制技术。很有趣的说你,只不过LCD控制技术分成三种,三种还不那样。其边界线是单色光可见光,两个是405nm萤光,两个是400-600nm红外线。LCD面版SBR:用405nm萤光光(和DLP那样),加之LCDLCD做为特异性通透的控制技术,是LCD面版控制技术(LCD masking)或是行业里有很多各别的英文名字,比如优先选择位数光处置(mDLP),LCDDLP控制技术,萤光面版重构之类。LCD面版控制技术从2013年就有人开始研制。有兴趣可以搜到最早的创客用普通电脑LCD显示器去掉背光板,加之405的LED灯珠做背光,试着列印uv聚丙烯。z轴的软件系统无非是滑块,丝杠和步进电机,电机驱动板都可以用单片机类或是目前FDM最流行的RAMPS板软件系统。LCD的驱动只不过和所有显示器的驱动那样,VGA或是hdmi接LCD驱动板再接LCDLCD,背光用405nm灯泡或是LED阵列,加菲林镜片来均匀分布光照。
第两个商业用的LCD面版3D列印机要追溯到ibox nano,2014年的两个较为成功的kick starter众筹项目。
台最小的3D列印机,第两个最安静的列印机之类。这个机器优点很突出,比以前的DLP要好些。不足是,两个是列印尺寸太小,3寸屏幕。第二个列印精度太差,200微米的平面内精度,因为那个LCD屏幕的分辨率是比较低的。同样是kickstarter的两个项目,当然亮点仍然如同ibox nano强调的,价格便宜但控制技术好,又是高精度面成形的SBR,控制技术成熟度也很好,参数很感人,特别是速度方面。当然如同所有图形界面级别的SBR列印机,这个是上拉式,聚丙烯槽下面是LCD板,再下面是405背光。目前国内好几家几乎同时推出5.5寸2k屏幕的LCDMasking原理列印机,最大的特征是,大家都用的5.5寸夏普某款2560*1440分辨率的屏幕。据说这款屏幕价格便宜,分辨率高,最有价值的一点是,能耐受高达几百小时405nm近萤光光的摧残。列印机大概长下面这样。优点很明显,聚丙烯便宜,机器也不贵,精度比第二代SLA高多了,设备体积小,做工也比较不错。得益于开放源码的树莓派硬件和软件,脱机列印或是无线控制列印都实现了。
机器代号或是厂家包含:wanhao、KLD1260、YLD01、斯泰克、zhiyao、诺瓦、Easy3D.....当然还有其他不同软件系统。主要取决于采用不同屏幕做为通透的面版,LCD下面一般都是405led灯做为背光。这里大家自行搜索吧。上面列了这类列印机的很多例子,总结一下优缺点:优点:精度高。很容易达到平面精度100微米,优于第二代SLA控制技术,和目前图形界面级DLP控制技术有可比性价格便宜。主要对比前代控制技术的SLA和DLP,这个性价比极其突出。结构简单。因为没有雷射振镜或是二维模块,结构很简单,容易组装和维修聚丙烯通用。由于采用405nm背光,所有DLP类的聚丙烯或是大部分SBR聚丙烯理论上都可以兼容。唯独小心某些SLA专用聚丙烯,不一定兼容性很好,主要怕曝光不足。同时列印多个零件不牺牲速度。因为这个和DLP控制技术那样,是面成形单色光。缺点:LCD可选范围很少:这个控制技术关键部件LCD,需要对405光有很好的特异性透过,还要经得住几十瓦405LED灯珠的数小时高强度烘烤,还有散热和耐温性能的考验。所以不是每款LCD屏都能用的上。以上软件系统已经解决LCD优先选择这个重要问题了。同时,建议用户做好烧毁LCD屏虚更换的心理准备。这个LCD屏是易耗件。
LCD列印使用过程中老化。列印尺寸偏小:这个只不过没毛病,图形界面机器嘛,比起DLP机器或是图形界面雷射SLA机器还是半斤八两的最后一点是优点也是缺点:这些控制技术是开放源码的,控制技术壁垒低容易仿制,大家能共享或是DIY这种机器,只要你找到合适的屏幕。可见SBR:另一种是visible light cure,简写VLC,完全放弃以前所有SBR必须使用萤光光的条件,使用普通光(红外线,405nm-600nm)就可以使聚丙烯重构,实现列印。按原理区分是单色光再一次升级,用普通的LCD显示LCD,不加任何改装或改背光,直接做为单色光。当然,可见SBR不只局限于LCD屏幕,可以扩展到任何显示器(等离子,CRT,背投,LED阵列,OLED)和任何二维(DLP,3LCD, Simple LCD,LCoS)以及其他任何显示控制技术(雷射扫描器成像,光纤阵列之类)。它和上面LCDMasking的控制技术区别有两个:1.使用普通LCD屏幕,无需改背光2.可以使用二维或其他显示设备做单色光上面第一点扩展来,是手机平板的屏幕上面第二点扩展开来,如果使用二维,是类似DLP控制技术,但不用英特尔的DLP芯片。
Olo是第两个使用手机屏幕实现SBR的消费级列印机,是众筹网kickstarter里边智能硬件的明星项目。OLO很好的体现了VLC控制技术对单色光的不同要求,所以普通智能手机的大屏幕都能成为列印机的单色光。还有两个好处是手机自己集成主板硬件和列印软件,那列印机就不必再装这些了。简单来说,这个SBR列印机,贵的那一半已经在你手机里(控制主板,单色光,软件),便宜的那半个在那个黑盒子里(z轴平台,聚丙烯槽,遮光罩)。我总觉得这个和google的cardboard box的VR盒子简直异曲同工!OLO列印机对用户的意义,在于3d列印机进入德国大众消费,成为智能硬件。可以预料到,基于VLC聚丙烯的3D列印机也会越来越多,核心理念特征是借助各类消费级德国大众化的显示设备,比如平板电脑的屏幕,家用二维仪,或是手机电脑的二维仪。所以也不奇怪,平板电脑变为列印机的项目已经在国外众筹了。最后介绍一下潘多拉。全球范围内,用红外线控制技术的厂家,photocentric是第两个,潘多拉是第二个,目前OLO暂且算第三个。潘多拉目前已经有量产机型。最捷伊是一款性价比高的10寸屏幕机器,在约200宽幅里面实现约2千个像素,精度达到100微米。目前针对创客提供了整机计划和DIY套件计划。
三、LCDSBR3D列印机简述和展望在3D列印控制技术里,相对于发展十多年的FDM成熟控制技术和中中高档应用领域优势明显的SLA和DLP控制技术,LCD控制技术才刚刚开始。算上2013年第两个DIY设备或是2014年第两个商业产品,才几年时间,所以成熟度远没有其他控制技术成熟,设备类型也屈指可数。考虑到本身LCD显示控制技术发展也才是近十多年来突飞猛进的,以其为核心理念的这个3D列印控制技术才刚刚起步也不足为怪。为什么当年SBR从SLA雷射扫描器开始?因为当时最好的单色光只有雷射,强度高,聚焦细,还能被振镜控制扫描器。同时SLA控制技术依赖大范围投入的中高档轻工业雷射控制技术。一旦雷射控制技术成熟了,我们得到了光驱控制技术,雷射测距控制技术,雷射切割和雕刻,还有雷射(纸张)列印机,雷射笔演示,当然还有我们讨论的雷射SLA列印。所以说雷射成熟和德国大众化,给我们带来了不同行业的突破性发展。不过这个突破在20年前就发生了。
雷射SLA发展十多年年后才有DLP二维控制技术,因此目前SBR列印的很多突破都在DLP的3D列印上。DLP控制技术突出特征,两个是已连续曝光,两个是面成形。这里包括carbon3D的已连续重构CLIP控制技术,速度达到百倍。 CLIP必须采用已连续曝光,只有DLP能做到,所以这是很重要的前提条件。同时DLP的面成形促成了很多有特色的机器,比如很多珠宝级的机器只能用DLP的原理,才能达到100微米下列的精度。SLA固有单色光亮斑太大,或是小亮斑扫描器时间太长,不适合超高精度列印,同时这点也制约SLS控制技术(都要雷射嘛);那FDM之类的精度就更加无能为力。反过来,DLP限制了大尺寸列印的可能性。为什么呢?因为几乎所有DLP都是用英特尔的DMD芯片。只要英特尔不愿意(或是不争气),那么我们的DLP单色光就一直停留在1280分辨率左右。于是很多DLP机器就犯了那个不可逃避的毛病:要么列印大而粗糙,要么小而精细,总是鱼和熊掌不能兼得。因为x轴上那区区1000个像素,拉大了就颗粒粗,精细了就范围小;y轴同理。z轴不讨论,放10微米的精度都没问题。所以说DLP就卡在英特尔的尿性上。当然在英特尔99%的垄断之外,我们还有其他DLP选手,我所知道的有国内的闻亭泰。希望能成为一匹黑马,至少打破垄断。LCD重构控制技术稍晚于DLP控制技术。因为大家知道我们德国大众的显示控制技术包括LCD和二维两大类,都是十多年前发展的。DLP恰好偷了个空,能够承受和处置405nm的光波,于是有了3d列印的DLP控制技术。同理,少数LCDLCD也偷了个空,能忍受405nm萤光,于是有了LCDmasking这个控制技术。本人没偷这个空,只是把这个询问处放大了,让400-600nm所有的光信号都来实现SBR3D列印。不管是否是405nm还是红外线,LCD控制技术终究会打破DLP的那个魔咒(大而粗/小而精)因为现在已经有很多价格便宜量又足的LCD机器直接采用2K屏幕的。这里不得不提到LCD控制技术的两个硬伤:光效率没有DLP高。但凡透过加大405nm灯的亮度来达到更多光通量,或是普通光通量的红外线LCD配合高敏感聚丙烯,得到的重构速度不能和DLP的成形速度相比的。有个实际参考值,同样100微米厚重构,DLP是零点几秒到几秒,405nm萤光LCD或是红外线LCD需要十几秒到几十秒来重构。这里引出两个捷伊软件系统,用DLP以外的二维加之红外线控制技术达到一秒以内的高速度,二维可以同时达到高速度,大尺寸,高精度,还有低成本。简直完美,但目前还没有商业化。
综上所述,SLA赛跑起步较早,但发展受核心理念器件和专利制约。DLP起步较晚,但越来越体现出其强大优势,唯一的问题是这架马车只有英特尔一人驾驭。LCD起步更晚,只是萌芽,还触及不到非主流设备的门槛,相关控制技术成熟度高,未来将奋起直追。当然,SBR控制技术,核心理念问题单色光之外,还有软件,自动化,应用领域和轻工业很多配套问题。另两个核心理念问题,SBR聚丙烯,也是两个核心理念控制技术。(责任编辑:admin)