黑創(chuàng)科技的下沉式光固化打印機(jī)Rocket 1 技術(shù)分析

2021年9月,，深圳市黑創(chuàng)科技有限公司宣布推出的下沉式光固化打印機(jī)Rocket 1,，并在同年12月份登錄Kickstarter上眾籌受到國(guó)內(nèi)外3D打印愛(ài)好者的強(qiáng)烈關(guān)注,，整體累計(jì)眾籌金額過(guò)千萬(wàn),。

截止目前,，已經(jīng)2000多名用戶有定購(gòu)了該款3D打印機(jī),，作為一種新的光固化成型技術(shù),，相信大家還是非常的陌生，于是南極熊聯(lián)系黑創(chuàng)科技負(fù)責(zé)人,，一起整理了一下關(guān)于下沉式Rocket 1的技術(shù)資料,，跟大家一起分享。

1,、黑創(chuàng)科技研發(fā)下沉式Rocket 1的初衷
黑創(chuàng)科技自從2014成立以來(lái),，一直致力于光固化3D打印技術(shù)研究和周邊產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。目前市面上常見(jiàn)的面成型光固化打印機(jī)主要以DLP投影模塊、LCD顯影模塊為核心,，其中以LCD光固化打印機(jī)以其高分辨率,，低成本的千元級(jí)桌面機(jī)型獲得了廣大消費(fèi)者的青睞，成為全球占有量較多的光固化打印機(jī),。但是由于LCD屏的脆弱性,，導(dǎo)致它的二次開(kāi)發(fā)能力差，容錯(cuò)率低,，一不小心就損壞LCD屏,；而以DLP為核心的投影式光固化打印機(jī)是目前性能最好的，但是價(jià)格較高需要幾萬(wàn)以上,，打印幅面也偏小,。

所以DLP和LCD光固化打印機(jī)仍然然不是我們所追求的技術(shù)形態(tài)，黑創(chuàng)人渴望研發(fā)一款高速度,，高精度,，低成本的光固化打印機(jī)，使用起來(lái)就像電飯煲一樣簡(jiǎn)單,。于是黑創(chuàng)人從底層硬件開(kāi)始做起,，研發(fā)了低成本、高精度的投影技術(shù),。再根據(jù)下沉式光固化的技術(shù)路線,，研發(fā)了流平性能好的超流樹(shù)脂，于是搭載這些技術(shù)的第一代產(chǎn)品Rocket 1就此誕生,。

2,、Rocket 1 的工作原理
Rocket 1 是一種基于數(shù)字光連續(xù)液態(tài)成型技術(shù)（DCLF）的光固化打印機(jī)，其打印原理是利用液態(tài)光敏樹(shù)脂在UV光的照射下發(fā)生凝固的特點(diǎn),，然后根據(jù)切片軟件將三維數(shù)據(jù)沿Z軸方向根據(jù)設(shè)置的層厚進(jìn)行水平分層切割,，獲取每一層的橫截面圖像數(shù)據(jù)，并發(fā)送給黑創(chuàng)自主研發(fā)的數(shù)字面投影光機(jī)上的投影芯片進(jìn)行圖像顯示,。再將UV光線從機(jī)器頂部向下投射到投影芯片上并發(fā)出橫截面圖像形狀的UV光線匯聚到投影鏡頭上,，最后由投影鏡頭照射到光敏樹(shù)脂樹(shù)脂的液面并按截面圖像形狀凝固成型，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)逐層固化成型的3D打印的過(guò)程,。

總之,，Rocket 1就像一臺(tái)投影儀，它能投射出計(jì)算機(jī)所要求的的各種圖像,，但是要使這種圖像最清晰的展現(xiàn)出來(lái),，必須保持投影鏡頭與成像面的距離是恒定的，即投影焦距,。也就是說(shuō),，要使投影鏡頭投影到光敏樹(shù)脂的液面的圖像是最清晰展現(xiàn)出來(lái)的，它們之間的距離必須是投影焦距。如果它們之間的距離不在投影焦距上,，那么投影出來(lái)的圖片是不清晰的,，將導(dǎo)致打印失敗。如下圖所示投影成像面在不同位置之間的差異）,。

△投影成像面在投影焦距之上投影圖像模糊,、縮小

△投影成像面在投影焦距投影圖像清晰

△投影成像在投影焦距之下投影圖像模糊、變大

3,、Rocket 1的功能策略
3.1,、Rocket 1保持投影焦距的策略

Rocket 1 的設(shè)計(jì)是將料槽的基準(zhǔn)面、光敏樹(shù)脂液面和投影成像面三面重合,，即投影鏡頭到料槽的基準(zhǔn)面或光敏樹(shù)脂液面或投影成像面的距離為投影焦距,。
也就是說(shuō)，為了使樹(shù)脂液面始終保持在焦距上,，Rocket 1 保持投影焦距的方法在于每次打印前都要將料槽加滿樹(shù)脂,。當(dāng)打印時(shí)平臺(tái)下降入料槽，料槽內(nèi)的空間體積變小,，樹(shù)脂的液面快速上升，沒(méi)過(guò)料槽的樹(shù)脂會(huì)溢出流到溢流槽,，最后流到儲(chǔ)料盒存放,，使樹(shù)脂液面始終保持在料槽的基準(zhǔn)面，即投影焦距上,，這樣就無(wú)需通過(guò)浮塊,、電機(jī)和液面?zhèn)鞲衅鱽?lái)保持液面。

3.2,、Rocket 1 成型平臺(tái)位置策略
Rocket 1的打印平臺(tái)比樹(shù)脂液面高0.5㎜左右最合適,，這是為了讓打印件底部有更好的粘到平臺(tái)上，減少翹邊現(xiàn)象,。

3.3,、Rocket 1的保持樹(shù)脂流平策略
由于Rocket 1采用的是下沉式光固化的（類似SLA）技術(shù)路線，為避免刮刀的環(huán)節(jié),，研制促進(jìn)樹(shù)脂快速流平的納米材料,，還含有氧阻聚增強(qiáng)成分，使液面與氧氣接觸的未固化層由零至十幾微米,，變?yōu)閹资⒚字辽习傥⒚�,，在不改變�?shù)脂固化性能和不采用刮刀的情況下，使下沉式的打印液面快速流平,，從而實(shí)現(xiàn)超高的打印速度,。

也許有人會(huì)問(wèn)，樹(shù)脂流平性好代表樹(shù)脂很稀那得犧牲材料性能。為此,，又花了一年時(shí)間,，在保證流平性最佳情況下調(diào)試出一款超韌性樹(shù)脂，使用6kg錘子錘不爛,，3.4mm薄壁測(cè)試帶踩不斷,，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)工業(yè)使用件標(biāo)準(zhǔn)。

3.4,、Rocket 1打印件的支撐策略
（1）底部支撐
Rocket 1 在打印的時(shí)候,，打印平臺(tái)比樹(shù)脂液面高0.5㎜左右會(huì)犧牲掉0.5mm厚度的模型并導(dǎo)致底部0.5mm厚度精度會(huì)很差。所以使用Rocket 1在加支撐的時(shí)候,，底部添加3mm以上的支撐會(huì)避免打印件底部精度差,，也方便模型從平臺(tái)拆離。

△打印件底部未添加支撐

△打印件底部添加支撐

（2）較少支撐
Rocket 1下沉式打印方式,，使打印件打印過(guò)程不受重力和剝離力的影響,，只需使打印件在打印過(guò)程中保持不動(dòng)即可，所以需要添加的支撐可以大大減少,，也更加能完美還原打印件的細(xì)節(jié),。

△單根支撐打印機(jī)件

△高透明打印件

（3）支撐底部不能大面積一體
避免像上拉式光固化機(jī)器一樣，支撐底板為一大片,，下沉式需要盡可能減少底板面積,，不能堵住平臺(tái)回流孔位。這樣平臺(tái)在樹(shù)脂里面的阻力才是最小,，而且樹(shù)脂回流才更快,，流平性更好。

（4）模型擺放技巧
盡量將模型傾斜擺放,，把最尖最細(xì)部分放在頂部,，這樣打印效果更佳。要避免將模型最大截面放到后面,。

總之就是,，下沉式加支撐與上拉式不一樣，下沉式要考慮平臺(tái)在樹(shù)脂液體中的阻力與樹(shù)脂的回流（流平性）,，無(wú)需要考慮重力和剝離力,，為此，采用磁吸式多孔輕阻力平臺(tái)與快速流平納米材料完美的解決阻力與流平,，使rocket 1實(shí)現(xiàn)連續(xù)成型,、高精度、高性能,�,？赡苡锌蛻魰�(huì)問(wèn),，如果使用第三方樹(shù)脂會(huì)怎么樣，理論上是能固化,，但是流平性,、模型是否會(huì)開(kāi)裂、精度,、表面細(xì)節(jié),、韌性、固化時(shí)間等等性能就很難保證,。

4.Rocket 1其它使用注意事項(xiàng)
（1）Rocket 1最佳投影清晰距離在出廠前已調(diào)節(jié)好,，非必要，不要調(diào)節(jié),；
（2）Rocket 1在打印前必須加滿樹(shù)脂,，讓樹(shù)脂液面達(dá)到料槽基準(zhǔn)面；
（3）Rocket 1定期清潔投影鏡頭部位,，保證無(wú)塵無(wú)指紋,，投影光機(jī)鏡頭部位有灰塵，那么投影出來(lái)的圖片是不清晰的,，將導(dǎo)致打印失�,。�
（4）每次打印前都需檢查儲(chǔ)液盒是否還有容量,，避免打印過(guò)程中儲(chǔ)液盒樹(shù)脂過(guò)多溢出來(lái),。
（5）使用過(guò)程中不能晃動(dòng)機(jī)器，遠(yuǎn)離震動(dòng)源,。

5.Rocket 1的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：打印速度快，精度高,，免維護(hù),，無(wú)易損件，細(xì)節(jié)還原度高,，支撐少,，非常適合應(yīng)用于教育，手辦,，珠寶,，醫(yī)療，工業(yè)零件等行業(yè),；
缺點(diǎn)：無(wú)法打印高粘度材料,。

在未來(lái)10-20年3D打印機(jī)行業(yè)一定是快速發(fā)展的行業(yè)，也是一個(gè)在下工業(yè)革命更新?lián)Q代的不可替代的行業(yè)重要性,，加上在快速發(fā)展時(shí)代,，每個(gè)行業(yè)的技術(shù)的更新疊代,，需要快速了解，本著技術(shù)的分享,、交流,，對(duì)新的DCLF技術(shù)做了以上的分析，希望大家喜歡,。

剛好TCT展會(huì)在2022年11月3-5日復(fù)展了,，黑創(chuàng)將攜帶Rocket 1與DSP 4K、DSP 8K光機(jī)等重磅產(chǎn)品亮相TCT展會(huì),，歡迎大家蒞臨深圳國(guó)際會(huì)展中心7號(hào)館D90展位,，與黑創(chuàng)共同探討行業(yè)前沿技術(shù)及解決方案，領(lǐng)略增材制造的奧秘,。