基于DLP技术的3D打印机采用的是由面到三维物体的成型方式,而普通的3D打印机采用的是由点到面,再到三维物体的成型方式,因此DLP式的3D打印机要比其他类型的3D打印机成型速度快。不仅如此,DLP技术的3D打印机成型精度也比其他类型的3D打印机要高,其高低主要取决于DLP投影仪的分辨率,投影仪的分辨率越高,每个像素的清晰度就越高,受到的光照度也越高。比如,目前做的比较好的打印机XY轴的分辨率可达到600*600,而如果我们采用分辨率为1080p的投影仪,其成型精度要远远高于其他成型方式的3D打印机。然而该类型的3D打印机由于边缘部分光照强度相较于中间周围所受到的光照强度要较弱,打印出来的成品边缘部分相对较柔软,对整个打印成品有较大的影响,这就对照明物体的光照均匀性要求较高。根据几何光学的观点,所谓光照均匀就是指物面上每一点都应该得到发光面的照明,因此设计了一种提高边缘像面光照度的光学系统,来改善3D成型精度。此外,还在此光学系统中设计了一个光积分器,用于聚集紫外光能量,增强紫外光的光强度,提高成型速度。
DLP投影仪中最关键的系统就是光学系统。如果没有一个高质量、严格的光学系统,投影机投影出来的图像质量就会很差、亮度不均匀,且对整机功耗过大,大大缩减使用寿命。此外,还将影响3D打印成品的成型质量。研究将基于XD221U投影仪设计一种光学系统,该光学系统可以增强像面边缘光照度,使得投影在树脂槽内的图像边缘光照度更加接近于中心光照度,从而提高打印成品的成型精度。
其中石英玻璃片是为了滤除其他杂光,保留紫外光和部分可见光通过。由于DMD是由几百万个反射镜组成,可以类似反光镜的作用,既可以产生图像信息,又可以反射光线,因此,调整聚光镜、DMD和投影镜头之间的距离,使得光源通过聚光镜所成的像在投影镜头处。当光源被聚光镜所成的像与投影镜头重合时,可以有效的提高像面光照均匀度,从而提高了 3D打印成型物体的精度。
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