想要挑選一臺精度高的光固化3D打印機 這三種光源技術你必須要了解

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

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

突破光源技術瓶頸是實現(xiàn)光固化3D打印機均勻穩(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，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打印機都采用了這種UV LED系統(tǒng) 。扇形單光源是從一個點源輻射光線，分散到各個方向的光源技術。

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，由許多紫外燈珠整列均勻排布，對紫外光源的功率、均勻度、準直度都有更高的保障。目前市面上絕大多數(shù)光固化機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。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度。

       實際上，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一兩個測試來看看這兩個光源技術到底有著什么樣的差別。

測試一：微柱孔T1模型

    我們在進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/積分光源的機器打印微柱孔柱（尺寸Φ0.3mm-Φ0.7mm）模型。

      我們在實驗中發(fā)現(xiàn)，使用陣列平行光源的機器，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器，使用陣列平行光源的機器在打印相關模型時，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/積分光源的機器分別打印如下的t0模型，模型設計尺寸：60x60mm。

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

（下圖右），我們可以發(fā)現(xiàn)，積分光源的實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)運用陣列平行光源的3D打印機打印的實際厚度差在0.3-0.4mm左右，積分光源的實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

整體測試結果

        實際上，我們對陣列平行光源和積分光源的機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。

測試對比結果表

行業(yè)解決方案

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

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