想要挑選一臺精度高的光固化3D打印機(jī) 這三種光源技術(shù)你必須要了解

光固化成型技術(shù)是增材制造領(lǐng)域最受歡迎和最普遍的技術(shù)之一,，光固化3D打印機(jī)打印出來的模型精度比較高,，所以，光固化3D打印機(jī)成為了許多用戶的首選,。而打印精度可以說是LCD光固化3D打印機(jī)的核心,。

然而由于光固化3D打印技術(shù)的特性， 透過屏幕的光均勻度一直是行業(yè)痛點(diǎn),，光不均勻直接導(dǎo)致打印失敗,，或者打印件的一致性無法保證，直接影響光固化打印機(jī)的效能和普及,。

突破光源技術(shù)瓶頸是實(shí)現(xiàn)光固化3D打印機(jī)均勻穩(wěn)定打印效果的重要因素,。我們今天就來聊聊市場上現(xiàn)有的幾個光源技術(shù)，特別是針對目前市面上使用最多的陣列光源和積分光源,，我們也做了一些光源測試實(shí)驗,，我們一起來看一看。

一,、扇形單光源

扇形單光源是由多顆UV LED燈,、大凸透鏡和鏡面反光杯組成，采用特殊透鏡技術(shù)讓分散的光向上聚集,。在2019年之前,，大多數(shù)早期的SLA/LCD 3D打印機(jī)都采用了這種UV LED系統(tǒng) 。扇形單光源是從一個點(diǎn)源輻射光線,，分散到各個方向的光源技術(shù),。

扇形單光源形態(tài)圖

但扇形單光源的光線垂直匯聚在一點(diǎn)上，也就意味著散射光的面積大,，發(fā)生光散射的概率很大,。發(fā)生光散射會讓光線投射非常不均勻，從而影響到模型的精度。我們可以從下面的光源圖可以看到整個屏幕的均勻度并不那么表現(xiàn)的很完美,。

扇形單燈源光源圖

二,、陣列平行光源

陣列平行光源，采用分布式區(qū)域曝光拼接技術(shù),，由許多紫外燈珠整列均勻排布,，對紫外光源的功率、均勻度,、準(zhǔn)直度都有更高的保障,。目前市面上絕大多數(shù)光固化機(jī)器采用的都是陣列平行光源的光源解決方案。

陣列平行光源原理圖

相比扇形單光源,，因為有較少的光散射,，它可以提供更清晰的對比度并且減少漫反射，生成精致和光滑的表面,。陣列同時保證光源均勻地分布在整個成型平臺區(qū)域,。

      但相鄰四顆燈珠之間仍存在著交叉處光強(qiáng)不穩(wěn)定、光源分散不均等問題,，使得打印模型容易出現(xiàn)局部打印精度高的區(qū)域誤差,。像下面的一些廠商均采用這一解決方案，我們從圖中明顯可以看到交叉處存在光源不均勻的情況,。

三,、積分光源

      積分光源，是創(chuàng)想三維自創(chuàng)的最新第三代光源技術(shù),。它通過光的折射和反射的原理，光均勻地投射在打印屏上,，在傳統(tǒng)光源基礎(chǔ)上提升了均勻度和光源壽命,，這種光源在遇到個別燈珠損壞的情況下，對打印效果沒有影響,。從投射光線來看,，積分光源相比矩陣光源的投射面明顯更為均勻。

積分光源成型原理圖

采用多顆燈珠陣列封裝,，保證燈珠成型面積照度均勻及光源強(qiáng)度,、發(fā)出光線的角度一致性。遮光罩可以有效阻擋光源側(cè)向多余光源對打印過程中的影響,，屏蔽了燈珠之間的相互干擾問題,。紫外光再通過前鍍膜反射鏡折射到打印屏。積分式光源能保證光線的均勻性及強(qiáng)度,。

       實(shí)際上,，我們對陣列平行光源和積分光源也做過一系列的測試對比，包含輻照度測試、拉拔力測試,、龍柱模型,、老化測試、暗屏測試,、多余固化測試等,，下面我們就以其中的與精度相關(guān)一兩個測試來看看這兩個光源技術(shù)到底有著什么樣的差別。

測試一：微柱孔T1模型

    我們在進(jìn)行微柱孔模型測試輻照均勻度測試時,， 我們分別使用陣列平行光源/積分光源的機(jī)器打印微柱孔柱（尺寸Φ0.3mm-Φ0.7mm）模型,。

      我們在實(shí)驗中發(fā)現(xiàn)，使用陣列平行光源的機(jī)器,，75%的微柱Φ0.4mm微孔微柱均能打出,。微孔顯示為70%，微柱顯示為78%,。而使用積分光源打印出的模型有95%的Φ0.4mm微孔微柱均能打出,。微孔顯示為70%， 微柱顯示為80%,，微柱顯示為98%,。

   相比使用積分光源的機(jī)器，使用陣列平行光源的機(jī)器在打印相關(guān)模型時,，微孔微柱顯示不完全,，輻照度更加不均勻。

陣列平行光源打印模型圖

積分光源打印模型圖

測試二：t0模型精度測試

我們使用陣列平行光源/積分光源的機(jī)器分別打印如下的t0模型,，模型設(shè)計尺寸：60x60mm,。

我們發(fā)現(xiàn)運(yùn)用陣列平行光源的3D打印機(jī)打印的實(shí)際模型尺寸為59.78x59.78mm（下圖左），積分光源打印的實(shí)際模型為59.91x59.93mm

（下圖右）,，我們可以發(fā)現(xiàn),，積分光源的實(shí)際打印模型的尺寸誤差要明顯小于陣列平行光源。配備積分光源的機(jī)器打印出模型的精度要比陣列平行光源高的多,。

測試三 拉拔力測試

      我們使用陣列平行光源/積分光源的機(jī)器分別打印如下的t3模型,，每層厚度差為1.00mm , 誤差允許范圍為1.00±0.10mm。 我們發(fā)現(xiàn)運(yùn)用陣列平行光源的3D打印機(jī)打印的實(shí)際厚度差在0.3-0.4mm左右,，積分光源的實(shí)際打印模型的尺寸誤差在0.01-0.03mm左右,，配備積分光源的機(jī)器打印出模型的層厚差要比陣列平行光源誤差小的多。

陣列光源拉拔力測試

積分光源拉拔力測試

整體測試結(jié)果

        實(shí)際上,，我們對陣列平行光源和積分光源的機(jī)器做過一系列的測試對比,，除了輻照度測試、拉拔力測試外,，我們還進(jìn)行了龍柱模型,、老化測試,、暗屏測試、多余固化測試等全方位的測試,，我們發(fā)現(xiàn)積分光源的機(jī)器明顯在輻照均勻度,、拉拔力、暗屏測試等各個方面要好于陣列平行光源,。

測試對比結(jié)果表

行業(yè)解決方案

       配備了積分光源的機(jī)器,，在行業(yè)應(yīng)用中熠熠生輝，廣泛使用于珠寶,、游戲動漫,、手辦等各個應(yīng)用行業(yè)，極大地提升了3D打印的賦能價值,，滿足行業(yè)對3D打印機(jī)精細(xì)化的要求,。

      max 6000uw/cm2的光強(qiáng)能量，>92%輻照均勻度,，能極大提升打印精度,、速度，確保極細(xì)的智能支撐打印質(zhì)量,，真實(shí)還原0.1-0.3-0.7mm區(qū)間的人物表情,、肌膚、服飾等細(xì)節(jié),。