DLP技術(shù)促進(jìn)3D打印的發(fā)展

　　近年來(lái)，3D打印技術(shù)一直保持著(zhù)強勁的發(fā)展勢頭，而且非常有望改變制造業(yè)的原有面貌。雖然這種增材制造技術(shù)(3D打印技術(shù))的初步理念大概在70年前就申請了專(zhuān)利，但隨著(zhù)相關(guān)技術(shù)的不斷創(chuàng )新，現在才逐漸得到人們的廣泛關(guān)注。

　　作為現代增材制造技術(shù)開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的先驅?zhuān)琂ohn Munz早在1956年就開(kāi)始對這類(lèi)技術(shù)進(jìn)行初步探索。當時(shí)，Munz發(fā)明了一種利用紫外光和“照相雕刻記錄”技術(shù)在樹(shù)脂材料中記錄實(shí)物的方法。30年之后，也就是在1986年，Chuck Hull將電腦化生產(chǎn)技術(shù)和Munz的紫外光固化樹(shù)脂技術(shù)進(jìn)一步結合起來(lái)，發(fā)明了首個(gè)名為“立體平板印刷”的增材制造工藝。這種制造工藝可利用電腦控制的激光束和光來(lái)固化樹(shù)脂并逐層構建實(shí)物。

　　核心專(zhuān)利到期后，相關(guān)技術(shù)的創(chuàng )新極大推動(dòng)了增材制造市場(chǎng)的發(fā)展。例如，技術(shù)創(chuàng )新者不僅融合了Hull的最初構想，同時(shí)還利用德州儀器DLP的技術(shù)來(lái)進(jìn)一步完善這項技術(shù)。

　　數字微鏡器件是DLP技術(shù)的核心。數字微鏡器件實(shí)為空間光調制器，可以動(dòng)態(tài)地遮蔽大面積的光，從而滿(mǎn)足多種使用需求。例如，與1986年發(fā)明的立體平板印刷技術(shù)相比，數字微鏡器件作為空間光調制器與紫外光源聯(lián)用之后，可以提高分辨率和加快構建速度。

　　基于DLP技術(shù)的3D打印機可通過(guò)單個(gè)像素進(jìn)行成像，而不是直接通過(guò)光源成像，因此打印分辨率較高?；诩す獾牧Ⅲw平板印刷設備的像素尺寸接近100微米(μm)的級別，而采用了DLP技術(shù)的打印機的像素尺寸則達到30微米的級別。與其他3D打印方法相比，這種打印機的打印分辨率要高得多，成品表面也更為光滑，因此整體打印效果令人更滿(mǎn)意，后續的處理工作也更少。

　　采用DLP技術(shù)之后，不僅打印分辨率得到提高，而且打印速度也有所加快，特別是對于體積較大、結構較復雜的打印任務(wù)而言更是如此。因為激光打印機必須對所有打印對象進(jìn)行描繪，但這種新型打印機則可以一次性成型。

　　就基于激光的立體平板印刷設備而言，鑒于要利用單個(gè)100μm的寬激光光束來(lái)構建寬度超過(guò)一厘米的實(shí)物，因此每構建一層光束都要移動(dòng)上百次。在實(shí)際應用當中，每構建一件實(shí)物都需要疊加幾百層材料，而每構建一層則都需要移動(dòng)激光光束幾百次，所以整體速度會(huì )慢很多。與之相反，基于DLP技術(shù)的3D打印機免去了逐層構建的復雜操作，而是可以實(shí)現一次性成形，因而節省了很多時(shí)間，在打印較大實(shí)物時(shí)也不例外。換句話(huà)說(shuō)，具備一次性成形的能力意味著(zhù)，實(shí)物的復雜結構和尺寸對總體構建時(shí)間并沒(méi)有絲毫的影響。消除疊層復雜度對構建時(shí)間的影響之后，除了可以快速成形，基于DLP技術(shù)的解決方案對于直接部件制造而言也非常適合，因為這種技術(shù)可以同時(shí)構建多個(gè)部件。如果打印機的構建區域可以容納10個(gè)部件，則這10個(gè)部件可以同時(shí)構建。

　　基于DLP技術(shù)的3D打印機對于很多用于直接制造和快速成形的可打印材料均適用。立體平板印刷技術(shù)需與丙烯酸酯單體聯(lián)用，因為后者可與光引發(fā)劑混合，而光引發(fā)劑在紫外光區或可見(jiàn)光區吸收一定波長(cháng)的能量，從而引發(fā)單體聚合交聯(lián)固化的化合物。此外，陶瓷和金屬等也可作為打印材料。將陶瓷粉以1：1的比例與丙烯酸樹(shù)脂混合后，樹(shù)脂可起到粘合劑的作用。加入了陶瓷粉的樹(shù)脂會(huì )在一定程度上實(shí)現固化，其硬度正好足以保持實(shí)物的形狀，而且基于純丙烯酸樹(shù)脂的打印方法和硬件設備也適用。之后，再通過(guò)熔爐對加入了陶瓷粉的成品進(jìn)行燒制，以除掉其中的聚合物，并將陶瓷成分粘合到一起，使最終成品中的陶瓷含量高達99%.這種方法也適用于含有金屬粉的丙烯酸酯類(lèi)單體樹(shù)脂，同時(shí)也可以通過(guò)相同的打印機硬件來(lái)構建金屬部件。

　　基于DLP技術(shù)的打印機打印分辨率高，適用于多種可打印材料，而且打印速度較快，這些特性為3D打印市場(chǎng)的各個(gè)方面都能帶來(lái)好處，包括可以生產(chǎn)高端的工業(yè)用及專(zhuān)業(yè)工作室設備，可以構建可靠的消費者模型，以及推出供個(gè)人使用的3D打印機等。隨著(zhù)人們希望增材制造技術(shù)能有所突破，可以在傳統的立體平板印刷方法中融入DLP技術(shù)，以克服其原有的局限性，并發(fā)展成為最出色的增材制造技術(shù)之一。