DLP技術(shù)促進3D打印的發(fā)展

　　近年來，3D打印技術(shù)一直保持著強勁的發(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年前就申請了專利，但隨著相關(guān)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，現(xiàn)在才逐漸得到人們的廣泛關(guān)注。

　　作為現(xiàn)代增材制造技術(shù)開發(fā)領(lǐng)域的先驅(qū)，John Munz早在1956年就開始對這類技術(shù)進行初步探索。當(dāng)時，Munz發(fā)明了一種利用紫外光和“照相雕刻記錄”技術(shù)在樹脂材料中記錄實物的方法。30年之后，也就是在1986年，Chuck Hull將電腦化生產(chǎn)技術(shù)和Munz的紫外光固化樹脂技術(shù)進一步結(jié)合起來，發(fā)明了首個名為“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固化樹脂并逐層構(gòu)建實物。

　　核心專利到期后，相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新極大推動了增材制造市場的發(fā)展。例如，技術(shù)創(chuàng)新者不僅融合了Hull的最初構(gòu)想，同時還利用德州儀器DLP的技術(shù)來進一步完善這項技術(shù)。

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

　　基于DLP技術(shù)的3D打印機可通過單個像素進行成像，而不是直接通過光源成像，因此打印分辨率較高?；诩す獾牧Ⅲw平板印刷設(shè)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意，后續(xù)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(jié)構(gòu)較復(fù)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(shè)備而言，鑒于要利用單個100μm的寬激光光束來構(gòu)建寬度超過一厘米的實物，因此每構(gòu)建一層光束都要移動上百次。在實際應(yīng)用當(dāng)中，每構(gòu)建一件實物都需要疊加幾百層材料，而每構(gòu)建一層則都需要移動激光光束幾百次，所以整體速度會慢很多。與之相反，基于DLP技術(shù)的3D打印機免去了逐層構(gòu)建的復(fù)雜操作，而是可以實現(xiàn)一次性成形，因而節(jié)省了很多時間，在打印較大實物時也不例外。換句話說，具備一次性成形的能力意味著，實物的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和尺寸對總體構(gòu)建時間并沒有絲毫的影響。消除疊層復(fù)雜度對構(gòu)建時間的影響之后，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)可以同時構(gòu)建多個部件。如果打印機的構(gòu)建區(qū)域可以容納10個部件，則這10個部件可以同時構(gòu)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(qū)或可見光區(qū)吸收一定波長的能量，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的比例與丙烯酸樹脂混合后，樹脂可起到粘合劑的作用。加入了陶瓷粉的樹脂會在一定程度上實現(xiàn)固化，其硬度正好足以保持實物的形狀，而且基于純丙烯酸樹脂的打印方法和硬件設(shè)備也適用。之后，再通過熔爐對加入了陶瓷粉的成品進行燒制，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單體樹脂，同時也可以通過相同的打印機硬件來構(gòu)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打印市場的各個方面都能帶來好處，包括可以生產(chǎn)高端的工業(yè)用及專業(yè)工作室設(shè)備，可以構(gòu)建可靠的消費者模型，以及推出供個人使用的3D打印機等。隨著人們希望增材制造技術(shù)能有所突破，可以在傳統(tǒng)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。