数字光处理 (DLP) 3D 打印：工作原理及其重要性

数字光处理 3D 打印如何工作？

数字光处理通常通过将构建平台降低到填充有液体光聚合物的透明树脂槽中来进行。然后，高分辨率投影仪将紫外线照射到构建平台上，其形状与零件层的横截面相同。横截面投影是通过称为 DMD 的微型镜子阵列创建的，这些镜子仅将光线引导到需要的地方。阵列的密度决定了打印分辨率。这种类型的 DLP 打印机将物体颠倒过来。

在极少数情况下，部件正面朝上构建，会在构建平台上涂抹一层薄薄的树脂。然后，DMD 可以将光从上方向下引导，形成第一层。 

唯一被固化的光聚合物是既被照亮又与固体表面（构建平台或前一层）物理接触的光聚合物。大多数倒置 DLP 打印机在每一层之后都会对储层底部进行剥离操作，以去除在储层底部固化的任何树脂。一旦完成一层，构建平台就会向上移动一层的厚度，并重复该过程，直到零件完成。对于正面朝上的 DLP 打印机，完成一层后，构建平台将向下移动一层，并在前一层的顶部涂抹另一层树脂。

成品 DLP 部件实际上由数千个小立方体构成；立方体的横截面等于投影镜尺寸，立方体高度等于层高。每个立方体积称为体素。

表 1：DLP 的优缺点

优点

高速： 由于 DLP 3D 打印一次打印一整层，因此它是速度更快的 3D 打印技术之一。一些 SLA 类型打印机可以以相当的速度进行打印，但 DLP 远远超过 FDM 等其他技术的速度。

缺点

昂贵的原材料： 光聚合物树脂是一种特殊材料，因此比塑料丝等其他打印材料贵得多。

优点

高细节： DLP 打印机可以制造具有非常高细节水平的零件。数码镜装置的分辨率越大，部分越细致

缺点

易碎部件： 刚性光聚合物树脂通常不具有良好的机械性能。主要问题之一是 DLP 部件非常脆，比 ABS 或尼龙等其他常见材料更容易破裂。更具弹性的弹性 DLP 树脂比刚性树脂更昂贵。

优点

橡胶状印花： DLP 可以打印肖氏 A 硬度约为 90 的弹性材料。这意味着可以打印具有高细节和复杂内部晶格结构的功能性橡胶类零件。 

缺点

混乱的后处理： DLP 部件刚从打印机上取下后还不能使用。必须首先使用溶剂清除多余的树脂，然后在紫外线下进行后固化以达到完全强度。

什么是 DLP 打印材料？

只有光聚合物材料适用于 DLP 打印机。光聚合物由单体、低聚物和光引发剂组成。当暴露在紫外线下时，光引发剂分解成反应性自由基，引发聚合过程。然后，新的聚合物链可以相互交联，最终硬化形成零件。大多数光聚合物的设计表现出与其他常见工程热塑性塑料相似的特性。然而，它们很少能同时复制所有这些机械性能。用户必须选择最关键的属性。下面列出了一些常见的 DLP 材料类别：

1. 类聚碳酸酯： 优异的强度和耐热性，具有半透明或透明的外观。
2. 类似 ABS： 优异的韧性和刚度，以及最小的收缩
3. 类聚丙烯： 耐用的抗冲击材料。可用于卡扣接头和活动铰链。 
4. 光弹性体： 断裂伸长率高，抗冲击性能优异。
5. 已填充： 这些树脂包括悬浮在液体中的陶瓷或玻璃颗粒。它们具有良好的抗蠕变性和高热变形温度。 

DLP 3D 打印机的主要部件是什么？

DLP 打印机的活动部件很少。可以说，最关键的组件是投影仪和数字微镜设备。下面列出了构成 DLP 3D 打印机的所有基本部件。 

1。数字光投影仪屏幕

数字光投影仪是光聚合过程的光源。该光源可以是屏幕或灯泡。光源必须发出紫外线，因为该波长的能量足以启动聚合光聚合物的数字光过程。 

2. DMD（数字微镜器件）

数字微镜器件本质上是一个具有数十万个微镜的芯片。任何给定的镜子都可以通过在其上施加电势差来旋转。因此，光线被引导到散热器或透镜中，将其聚焦在构建板上。穿过镜片的物质会聚合它所撞击的树脂。每个镜子的直径可以小至 10 微米。

3.桶（树脂罐）

树脂槽容纳液体光聚合物。树脂槽的底部是透明的，可以让紫外线透过。与 SLA 打印机树脂槽相比，DLP 树脂槽通常相当浅。使用树脂槽的另一种方法是将树脂一次一层地涂抹到构建板上，类似于 SLS 3D 打印。 

4。构建板

底板或构建板是在数字光处理过程中打印件附着的表面。对于大多数 DLP 打印机，打印床是颠倒的，在打印零件时，它会一次缓慢地向上移动一层。

5。构建板的升降机

打印平台板通过线性致动器沿 z 轴向上移动。用于此目的的最常见类型的线性执行器是滚珠丝杠。滚珠丝杠具有用于小型金属滚珠轴承的通道，而不是传统的螺纹。这些金属球安装在滚珠螺母中，以产生平稳、低摩擦的运动。当轴由步进电机旋转时，滚珠螺母向上或向下移动。滚珠丝杠提供平稳、精确的运动。 

最好的 DLP 3D 打印树脂是什么？

最好的 3D 打印树脂取决于应用。然而，类聚丙烯树脂通常具有最广泛的用途。这些材料甚至可用于制造具有卡扣配合功能和活动铰链的零件。 

DLP 3D 打印如何应用于医疗行业？

DLP 3D 打印广泛应用于医疗行业，尤其是牙科。精确的牙科模型、解剖模型、手术辅助工具和定制假肢都非常适合这种打印技术。

DLP 3D 打印如何应用于珠宝行业？

DLP 打印机用于制作用于成型目的的珠宝图案。 DLP 打印机可以生产具有卓越品质和分辨率的零件，这使其成为复杂珠宝首饰的理想选择。珠宝采用 CAD 软件设计，并在 DLP 打印机上进行 3D 打印。然后使用该部件制作石膏或硅胶模具。一些模具制造树脂会在熔炉中完全分解，不留下任何残留物。然后，模具中充满熔融金属，形成 3D 打印零件的形状。这使得珠宝商能够相对轻松地创建复杂的设计，并且与更多的手工技术相比，使用的原材料要少得多。 

DLP 3D 打印如何应用于中底制造？

类橡胶材料可以通过 DLP 3D 打印成具有复杂内部晶格结构的鞋中底形状。这些结构像传统的中底材料一样保持柔性，但限制了整体质量。 DLP 非常适合于此，因为它可以使用弹性材料精确打印复杂的中空结构。

有关 DLP 3D 打印的常见问题

DLP 为何比其他 3D 打印方法便宜？

DLP 并不是最便宜的 3D 打印方法，但由于其精度，它比许多方法更经济。通过 DLP，可以打印复杂的晶格结构，模拟较厚结构的强度，而无需使用太多材料。其打印所需的原材料甚至比使用同类型树脂的 SLA 打印机还要少。此外，DLP 打印机的工作速度非常快，可以提高生产率并降低总体生产成本。

DLP 打印机能够生产大量、细致的作品吗？

不，DLP 不太适合创建大量详细零件。由于光投影固有的分辨率限制，DLP 是一种小规模技术，无法扩展到非常大的部件。这就是为什么它主要用于医疗、珠宝和其他小型行业。大型零件最好采用 SLS（选择性激光烧结）等技术。 DLP 打印机的打印量相对较小，并且进一步受到树脂槽中可安全保存的树脂量的限制。

DLP 和 SLA 之间有什么区别？

DLP和SLA的主要区别在于光聚合方法； SLA 机器使用紫外激光追踪零件的横截面。 DLP 投射整个横截面图像，同时聚合整个层。因此，DLP 通常比 SLA 更快，因为无需等待激光穿过整个层的形状。

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迪恩·麦克克莱门茨

Dean McClements 是机械工程荣誉学士学位毕业生，在制造业拥有二十多年的经验。他的职业生涯包括在 Caterpillar、Autodesk、Collins Aerospace 和 Hyster-Yale 等领先公司担任重要职务，在那里他对工程流程和创新有了深入的了解。

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