Other Parts Discussed in Post: DLP300S, DLP301S

作者:Trevor Dowd

 本文提及其他零件:DLP300SDLP301S

 

數十年來,採用 DLP® 技術的 3D 列印機廣泛應用於大規模、工業化與先進技術等專業場域,而今也逐漸普及,成為家庭、辦公室或實驗室桌上的常見設備,不只設計更精巧、價格也更實惠。配備 DLP 晶片組的桌上型 3D 列印機體積雖然不大,列印速度卻毫不遜色,更具備絕佳解析度與可靠性。

 如果您正準備設計一款桌上型 DLP 3D 列印機 (如圖 1),不妨考量以下三個設計重點,讓您的列印機更臻完善、性能更上層樓。

 

1:採用 DLP 技術的 3D 列印機橫截面圖

 

設計考量 1:針對您的 DLP 3D 列印機選擇最適合的晶片組

早期的 DLP 3D 列印機較為陽春,廠商使用大賣場販售的商用顯示投影機進行改裝,之後將圖形投影到樹脂上列印。後來,3D 列印市場逐漸成熟,但是有些設計人員在設計 3D 列印機時,仍然選擇顯示應用專用的晶片組,而非專為光學控制設計的晶片組。不過,顯示晶片的主要用途並非 3D 列印,規格上也有差異。

除此之外,人眼和光敏樹脂解讀影像的方式並不同。在顯示晶片組方面,有關人眼判讀影像與顏色的最佳方式已經有數十年的研發成果,晶片組透過先進演算法、抖動與影像處理等技術,產生最適合人眼觀賞的影像。相較之下,光學控制晶片組能有效確保 3D 列印結果與輸入資料相符,且不需演算法、抖動或影像處理。

使用顯示晶片組投射到樹脂上時,3D 列印成品可能有假影與精確度不佳的問題。TI 的 DLP300S DLP301S 是專為 3D 列印設計的光學晶片組,採用不同的影像投射原理,能印製精度與準確度兼具的成品。話雖如此,還是不要把樹脂槽當成投影螢幕來看電影喔!

 

設計考量 2:決定切片方式,實現最佳表面光滑度

採用 DLP 技術進行 3D 列印時,圖形像素會投影在樹脂上,因此解析度極高,不像其他技術會有失真模糊的問題。以 LCD 3D 列印機為例,每個像素的光源呈發散狀,造成像素在樹脂上溢出或模糊;DLP 晶片投射的則是經光學聚焦的光線。

DLP 3D 列印機會依照投射的圖形列印,因此 3D 列印切片軟體在形成 3D 模型、進行分層切片時,必須考量此一特性。在 1 位元的黑白影像中,像素方格與鋸齒狀邊緣皆清楚可見,樹脂也同樣以方形的像素吸收光線。採用灰階影像 (2) 能完全消除此現象,讓投影圖層完整呈現列印中的物件,實現理想的表面光滑度。

 

2:灰階分層影像用於 3D 列印的效果

在精度要求極高的先進工業或醫學應用上,分層切片軟體能進一步運用灰階圖,更精確控制樹脂固化成形的過程。調整灰階值有助將固化結構以子像素為單位切片,因此能調控投影在樹脂上的光線強度與位置。

 

設計考量 3:追求最佳解析度

在許多顯示應用中,投影機具有DLP技術高切換速度與高效率的雙重優點,因此能實現較高的解析度。透過優化 3D 列印軟體,便能運用同樣的概念,將解析度從 0.9 百萬像素提高到 3.6 百萬像素。

如果要充分發揮 DLP 技術的潛力,建議不要對解析度設限。與傳統的設計相比,DLP300SDLP301S 能透過低成本的四面光學致動器,將多達四倍的像素投影在樹脂上,有助大幅增加列印範圍、提升解析度,達到雙重效益。解析度提高也能讓成型物件表面更光滑、細節表現更精緻。

 

結論

設計桌上型 DLP 3D 列印機並不容易,設計人員必須做出各種取捨與決策。如果能仔細評估各項可行方案、分析優缺點,便能運用業界一流的技術,打造高水準的列印機。隨著家庭辦公與專業桌上型 3D 列印機的需求水漲船高,設計出列印速度快、性能好、準確度與精度兼具的列印機,無疑是讓客戶驚豔的致勝關鍵。

 

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