相信很多人對于3D打印的學習都是從FDM機器做起的，然而隨著對3D打印技術越來越深入的學習，你會了解到光固化3D打印。這確實是一個較難的學習部分，如果你對這一方面感興趣，但是有遇到了一些困難，感覺無路可走的話，不妨跟著3D虎來一起學習一下光固化的各種知識。

 

 

光固化3D打印機的原理非常簡單，機械結構也比FDM簡單太多，按模塊區分的話一共有以下三個模塊：

 

固化模塊：包括光源和樹脂

 

分離模塊：包括Z軸提拉裝置，比較高級的會多一個料槽剝離，使成型平臺更容易脫離料槽；

 

控制模塊：包括電路、固件和軟件；光固化成型技術包括上投影和下投影，顧名思義，兩種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層，不需要成型件和料槽分離，省事。但是樹脂流動性要求較高，如果樹脂流不平，會影響打印質量，一般需要加一個刮板，刮平樹脂。大尺寸的光固化3D打印機一般采用這種形式。

 

下投影：光也是照在成型件的最上層，每次換層要使成型件和料槽分離，需要在料槽底部加一個離型膜，成型精度高，缺點是料槽容易損壞，一般幾個月就要換一次，那層膜也是很多3D打印工作者心里的痛……大尺寸不適合用下投影式，容易損壞成型件。本篇教程主要說下投影式的，上投影稍微改下結構就可以了。

 

 

先來說一下DLP（Digital Light Processing的縮寫）DLP一開始是指的一種投影機的技術，后來，利用這種投影機的光固化3D打印機也叫DLP，DLP光固化成型一次可以成型一個面，成型速度快，配合分辨率高的投影機和成型質量好的樹脂，打印精度非常高。這種成型技術首先利用切片軟件把模型切薄片，投影機播放幻燈片，每一層圖像在樹脂層很薄的區域產生光聚合反應固化，形成零件的一個薄層，然后成型臺移動一層，投影機繼續播放下一張幻燈片，繼續加工下一層，如此循環，直達打印結束。為什么要使用DLP投影機而不使用更廉價的LCD投影機？先來看一下DLP和LCD的對比（網絡資料），最關鍵的一點就是LCD屏幕很難讓紫外光透過，紫外線會讓屏幕發出很高的熱量，損害屏幕，而我們的光固化最重要的就是紫外光，所有技術難點比較明顯，而且成像效果也是DLP投影機更好。

 

比較點 DLP（全數字投影顯示技術） LCD（液晶投影顯示技術）

 

核心技術 DLP：全數字 DDR DMD 芯片

 

LCD：液晶板 成像原理

DLP：投影原理是將光投射穿過高速轉動的紅藍綠色輪盤再射到 DLP 晶片反射成像。 

LCD：利用光學投射穿過紅綠藍三原色濾鏡過濾掉紅外線和紫外線（紅外線和紫外線對LCD 片有一定的損害作用）后，再將三原色投射穿過三片液晶板上，合成投影成像。

 

 

DLP：像素間隙小，畫面清晰，無閃爍現象。 

LCD：像素間隙大，有馬賽克現象，微有閃爍。

 

 

DLP：高

LCD：一般

 

 

DLP：光填充量高達 90% 的填充量總光效率大于 60%。 

LCD：光填充量最大在 70% 左右總光效率大于 30%

 

 

DLP：高（數字成像原理）

LCD：一般（受數模轉換的限制）

 

 

DLP：高（ 1024級/10bit ）

LCD：層次不夠豐富

 

 

DLP：大于 90% （色域補償電路，使色彩一致）。

LCD：無色域補償電路，隨液晶板老化而產生日益嚴重的色差。

 
亮度均勻性

 
DLP：大于 95% （數字均勻過渡補償電路，使屏前亮度更均勻）。

LCD：無補償電路，有"太陽效應"。

 
性能

 
DLP：DLP 芯片采用密封封裝，受環境影響小，且有 20 年以上的使用壽命，可靠性高。

LCD：LCD 液晶材料受環境影響大，不穩定。

 

 

DLP：使用飛利浦原裝 UHP 長壽命燈泡，壽命長，DLP 一般適用長時間顯示的地方。

LCD：燈泡壽命短，LCD 不適合連續長時間工作。

 
使用壽命

DLP：DLP晶片的壽命為 100,000 小時以上。

LCD：液晶板壽命 20,000 小時左右。

 

 

DLP：DLP 技術一體化箱體結構，不受外界光線干擾。

LCD：嚴重，在外界光線下，不能正常清晰顯示

 

 

光源永遠都是光固化技術的核心，無論DLP還是SLA，DLP投影機由光源、DMD芯片、控制主板、色輪、透鏡等主要部分組成，其中的DMD芯片和光源是重中之重。DMD芯片由很多的小微鏡組成，一個小微鏡代表一個像素，如分辨率是1024*768的投影機，則其DMD中包括1024*768個像素單元，即786432個微鏡。而DMD芯片另一個比較重要的參數就是它的尺寸，就好比單反相機中的感光元件尺寸與有效像素。因此，在分辨率相同的情況下，DMD芯片的尺寸越大，其成像質量越好，并且擁有更高的光利用率。

 

光源的成像原理實際是光源通過色輪折射后照射在DMD芯片上，由主板控制DMD芯片反射光到屏幕上，DMD芯片和色輪工作的頻率都是非常快的，我們用肉眼根本分不出來顏色和明暗的變化。

 

投影機的光源對光固化的影響主要是光強度和波長，光強度越高，固化速度越快；而波長，則影響到你所用的樹脂。投影機光源的波長必須要和樹脂的固化波長一致。

 

投影機的光源主要有汞燈和LED燈，汞燈使用壽命短、體積較大但是波長峰比較多，在355nm、400nm、450nm都有比較強的峰，而LED燈波長單一，但使用壽命長，體積小，最關鍵的一點是LED燈可以瞬間點亮，容易控制，非常適合作為DLP光固化3D打印機的光源。

 

總結一下，選用DLP投影機的要求如下：

 

1.LED光源（波長大約為405nm左右，市面上配套的光敏樹脂很多）

 

2.光源強度高

 

3.高分辨率（經濟條件允許的情況下）

 

對于投影機，有兩種選擇，一種是購買投影儀，還有一種是購買光機。

 

光機說白了就是投影儀拆掉了外殼，去掉了不需要的透鏡和色輪，投出來影響是黑白的，但是絲毫不影響打印，但價格卻降低了很多，最重要的，市面上的很多投影儀都有偏軸設計，光線并不是從鏡頭的正中心投射出去，這樣會使圖形失真，影響打印效果。而光機就可以避免這種偏軸，保證圖像的真實性，這個非常重要！如果后面有時間的話，我會詳細講一講投影儀失真和解決辦法。SLA和DLP不僅結構上基本相同，光源部分其實也很相似，只不過投影機中的LED光源換成了激光，DMD芯片換成了振鏡控制系統。)