Печатная ванна с пленкой dlp принтер. Технология DLP. Сравнение LCD и DLP-проекторов

Всем привет! Хочу рассказать вам о своем хобби - строительстве DLP 3Д принтеров. В первые услышал о технологии стереолитографии в момент выхода принтера B9Creator на KickStarter, с тех пор увлекся и начал изучать эту тему. Сама технология на первый взгляд довольно проста, всего лишь одна ось с платформой, на которой с помощью проектора или лазера послойно отверждается светочувствительный материал - фотополимер, но сложности, как оказалось, в деталях. Основных проблем стереолитографии две - это отделение слоя ото дна ванны с полимером и точная фокусировка светового потока.

Отделение слоя
Для начала хочу поподробнее остановиться на первой проблеме. После отверждения фотополимер очень сильно липнет ко всем поверхностям. Дополнительно при отдирании модели ото дна ванны присутствует эффект присоски(из -за вакуума и вязкости полимера), поэтому помимо анти адгезионного покрытия в системе реализации слоя должно присутствовать что-то, что минимизирует данный эффект. Я бы выделил следующие основные подходы к отделению слоя:
1. Сдвиг с переходом уровня. Ванна представляет собой двухуровневый контейнер, модель сдвигается с одного уровня на другой(более низкий). Может быть как слайдер так и вращательное движение. Используется в принтерах B9Creator, Autodesk Ember
2. Тильт(наклон) дна ванны. Этот вид тоже можно разделить на 2 подвида:
- так называемый passive tilt. Подход при котором наклон ванны вызывается самой моделью, т.е. модель тянется вверх и тянет за собой дно ванны, которое находится либо на оси вращения, либо на пружинах, либо просто деформируется, в конце концов происходит отлипание. Частный случай этого подхода гибкая(Flex) ванна. Используется во многих принтерах ввиду простоты реализации, из известных могу назвать Kudo Titan 1.
- наклон(tilt), который создается дополнительным мотором. Используется в принтерах Form 1, Envisiontec и многих других.
3. Две оси Z, в начале поднимается одна сторона платформы, затем другая. Из известных принтеров могу назвать Solidator.

Начал я свое строительство с первого подхода,по образу и подобию опенсорсного B9Creator. Результатом явился мой первый 3D принтер, вот такой гаражный зверь:

Печатал он довольно хорошо, и я долгое время не искал альтернативных подходов, но позже выделил для себя следующие недостатки:
1. Плоскость движения слайдера должна быть идеально параллельна плоскости слоя, иначе при сдвиге дно ванны будет цеплять модель и будут возникать смещения, артефакты и т.д.
2. Даже при идеальной параллельности при сдвиге идет боковая нагрузка за счет трения о дно и за счет вязкости полимера, в результате тонкие элементы(особенно если полимер не достаточно крепок и сильно вязок) будут обломлены или сдвинуты, что приведет к "грязной" поверхности или не пропечаткам.
3. Затруднено использование каких либо других антиадгезионных веществ кроме кремнеорганического силикона(PDMS). Сам по себе кременорганический силикон в качестве разделительного покрытия хорош, но он быстро мутнеет, в результате требуется его частая замена, что неудобно. Силикон также сильно рассеивает свет(особенно толстые слои) в результате падает детализация.

Я решил попробовать второй подход, passive tilt с использованием тефлона на дне ванны в ввиду простоты реализации. Но напрягала одна вещь, что нагрузка при отрыве все равно очень большая, потому как модель тянет собой весь вес ванны. При таком подходе модели часто срывает с платформы, нужны более толстые поддержки. Поэтому, чтобы вес ванны ложился не на модель, я сделал стальную рамку на магнитах. До ограничителя рамка тянулась магнитами и тянула за собой ванну вверх, после ограничителя ванна была наклонена, а модель с продолжала движение вверх. Выглядело это вот так(второй гаражный зверь):Позже этот принтер много модифицировал, ставил новую более мощную раму, рельсовые линейные направляющие, нормальную ось вращения ванны, но чистоты поверхности добиться не удавалось. Пока наконец не понял весь основной просчет passive tilt подхода, постараюсь объяснить на картинках.

Т.е. дно ванны при вращении в сторону движения платформы, создает дополнительную боковую нагрузку, в результате грязная поверхность модели. В сравнение наклон ванны в сторону от модели где данной проблемы не возникает:

В целом эта проблема решается, если дно ванны будет как можно более гибким(сильно гибче чем отвержденный полимер). На зарубежном тематическом форуме как раз начали появляться так называемые Flex Vat, ванны с тефлоновым(фторопластовым) гибким дном. И я решил создать свой вариант. Первое с чем я столкнулся, что фторопластовая пленка имеет порог натяжения, после определенного усилия она растягивается. Соответственно чем толще будет пленка тем сильнее ее можно будет натянуть, но главное, чтобы это было не в ущерб прозрачности и амортизирующему эффекту. Как оказалось, если ванна большой площади то даже при максимальном растяжении пленки она все равно будет прогибаться под весом полимера и давления платформы сверху в результате искажения геометрии и не пропечатки. Пробовал сделать поддерживающее дно на которое натягивается пленка, при этом пленка может прогибаться вверх, а снизу ей это не дает прогнуться дно из оргстекла. Но такой поход перестает работать после первого мытья ванны и попадания влаги между пленкой и оргстеклом, пленка прилипает к нему за счет вакуумных сил и весь амортизирующий эффект устраняется. Поэтому я решил сделать 2 ванны, одна для детализированных моделей с высоким разрешением и тоненькими элементами, в области печати только 0.1мм фторопластовая пленка, остальная площадь поддерживается фланцем из оргстекла. Вторая ванна для объемных моделей и более низких разрешений, дно ванны полностью из 0.5мм пэт, поверх которого натянута фторопластовая пленка, компромисс между амортизирующим эффектом и способностью прогибаться по весом полимера и давления платформы. Выглядит ванна вот так:

Но так как для больших поверхностей амортизирующий эффект на второй ванне - минимальный, решил добавить в свой принтер также активный наклон ванны, да и использование гибкой ванны и наклона одновременно создает еще более "нежный" отрыв модели ото дна ванны. Ну и всегда можно выбравть один из способов релиза или задействовать сразу оба, плюс при достаточно амплитудном движении тильта, возможно откинуть возвратно-поступательные движения по оси Z и тянуть модель из ванны "внатяг". На этот раз решил сделать все "правильно" и сел за разработку чертежей в SolidWorks. Изготовление планировал путем лазерной резки и гибки 3 мм алюминия, над дизайном особо не думал, главное это была простота конструкции и сборки. Сделал логотип и придумал "оригинальное" название:). Итогом разработки явился вот такой пепелац:

Ну а через некоторое время собрал итоговый вариант(ноутбук 15 дюймов для масштаба):

Фокусировка
Далее хочу поговорить о второй проблеме, это фокусировка проектора в пятно света с пикселем нужного размера. Т.к. я планировал догнать и обогнать Envisiontec:))), то и сфокусировать проектор хотелось в пятно света с пикселем 25-30 микрон(разрешение по XY). Естественно ни один серийный проектор со штатной оптической системой так не сфокусируется, поэтому требуется ее модификация. Универсального рецепта тут скорее всего нет, но у каждого проектора есть колесо масштабирования, которое передвигает масштабирующую линзу, тут наша задача линзу от колеса "отвязать" и передвинуть на нужное нам место, что я и сделал для своего проектора. На четкость, как уже писал, влияет многое, замутненность дна, его толщина, материал из которого оно сделано, по своему опыту скажу, что наилучшая детализация у меня получалась на голой растянутой фторопластовой пленке. Далее важен сам процесс фокусировки, рекомендую делать это в темных очках(гораздо четче видно линии) и что нибудь(обычно бумажный шаблон для калибровки) нужно положить на поверхность ванны, потому как часто глаз видит преломленный свет на нижней поверхности дна ванны, а нужно сфокусировать на верхней поверхности.

Софт
За основу мной был взят исходник софта B9Creator 1.6, распространяемый под лицензией GPL v3, благо в С++ немного разбираюсь. Модуль расстановки поддержек и нарезки на слои остался практически без изменений, управление принтером адаптировал под свою прошивку, добавил поддержку выравнивающей маски, а также для возможности расстановки поддержек и нарезки на слои в Creation Workshop, добавил конвертер CWS файлов. Как того требует GPL выкладываю и скомпилированную win32 версию

Итог
Все описанное выше только мой личный опыт, на истину сильно не претендую.
В итоге принтер получился со следующими характеристиками:
Разрешение засветки по XY: 25-50 микрон
Разрешение позиционирования по Z: 10 микрон(без микрошага, соответственно 5, 2.5 .... и т.д. микрон с включением режима дробления шага)
Размеры области печати XY: 48 х 27 мм(при точке XY 25 микрон), 96 х 54 мм (при точке XY 50 микрон).
Высота построения: до 200мм.

Ну и фото распечаток
На электронный микроскоп, модель M4, распечатанная на EnvisionTEC Perfactory Aureus(принтер ценой 2.8 млн. р.), полимер RCP30(40-50 тыс р. за кг.) и рядом мой вариант(30микрон XY, 20микрон слой) полимер MaikerJuice(3-4 тыс. р. за кг).

Технология DLP

Digital Light Processing (DLP) — передовая технология, изобретенная компанией Texas Instruments . Благодаря ей оказалось возможным создавать очень небольшие, очень легкие (3 кг — разве это вес?) и, тем не менее, достаточно мощные (более 1000 ANSI Lm) мультимедиапроекторы.

Краткая история создания

Давным-давно, в далекой галактике…

В 1987 году Dr. Larry J. Hornbeck изобрел цифровое мультизеркальное устройство (Digital Micromirror Device или DMD). Это изобретение завершило десятилетние исследования Texas Instruments в области микромеханических деформируемых зеркальных устройств (Deformable Mirror Devices или снова DMD). Суть открытия состояла в отказе от гибких зеркал в пользу матрицы жестких зеркал, имеющих всего два устойчивых положения.

В 1989 году Texas Instruments становится одной из четырех компаний, избранных для реализации «проекторной» части программы U.S. High-Definition Display, финансируемой управлением перспективного планирования научно-исследовательских работ (ARPA).

В мае 1992 года TI демонстрирует первую основанную на DMD систему, поддерживающую современный стандарт разрешения для ARPA.

High-Definition TV (HDTV) версия DMD на основе трех DMD высокого разрешения была показана в феврале 1994 года.

Массовые продажи DMD-чипов началиcь в 1995 году.

Технология DLP

Ключевым элементом мультимедиапроекторов, созданных по технологии DLP, является матрица микроскопических зеркал (DMD-элементов) из алюминиевого сплава, обладающего очень высоким коэффициентом отражения. Каждое зеркало крепится к жесткой подложке, которая через подвижные пластины соединяется с основанием матрицы. Под противоположными углами зеркал размещены электроды, соединенные с ячейками памяти CMOS SRAM. Под действием электрического поля подложка с зеркалом принимает одно из двух положений, отличающихся точно на 20° благодаря ограничителям, расположенным на основании матрицы.

Два этих положения соответствуют отражению поступающего светового потока соответственно в объектив и эффективный светопоглотитель, обеспечивающий надежный отвод тепла и минимальное отражение света.

Шина данных и сама матрица сконструированы так, чтобы обеспечивать до 60 и более кадров изображения в секунду с разрешением 16 миллионов цветов.

Матрица зеркал вместе с CMOS SRAM и составляют DMD-кристалл — основу технологии DLP.

Впечатляют небольшие размеры кристалла. Площадь каждого зеркала матрицы составляет 16 микрон и менее, а расстояние между зеркалами около 1 микрона. Кристалл, да и не один, легко помещается на ладони.

Всего, если Texas Instruments нас не обманывает, выпускаются три вида кристаллов (или чипов) c различными разрешениями. Это:

• SVGA: 848×600; 508,800 зеркал
• XGA: 1024×768 с черной апертурой (межщелевым пространством); 786,432 зеркал
• SXGA: 1280×1024; 1,310,720 зеркал

Итак, у нас есть матрица, что мы можем с ней сделать? Ну конечно, осветить ее световым потоком помощнее и поместить на пути одного из направлений отражений зеркал оптическую систему, фокусирующую изображение на экран. На пути другого направления разумным будет поместить светопоглотитель, чтобы ненужный свет не причинял неудобств. Вот мы уже и можем проецировать одноцветные картинки. Но где же цвет? Где яркость?

А вот в этом, похоже, и заключалось изобретение товарища Larry, речь о котором шла в первом абзаце раздела истории создания DLP. Если вы так и не поняли, в чем дело, — приготовьтесь, ибо сейчас с вами может случиться шок:), т. к. это само собой напрашивающееся элегантное и вполне очевидное решение является на сегодня самым передовым и технологичным в области проецирования изображения.

Вспомните детский фокус с вращающимся фонариком, свет от которого в некоторый момент сливается и превращается в светящийся круг. Эта шутка нашего зрения и позволяет окончательно отказаться от аналоговых систем построения изображения в пользу полностью цифровых. Ведь даже цифровые мониторы на последнем этапе имеют аналоговую природу.

Но что произойдет, если мы заставим зеркало с большой частотой переключаться из одного положения в другое? Если пренебречь временем переключения зеркала (а благодаря его микроскопическим размерам этим временем вполне можно пренебречь), то видимая яркость упадет не иначе как в два раза. Изменяя отношение времени, в течение которого зеркало находится в одном и другом положении, мы легко можем изменять и видимую яркость изображения. А так как частота циклов очень и очень большая, никакого видимого мерцания не будет и в помине. Эврика. Хотя ничего особенного, это всё давно известно:)

Ну, а теперь последний штрих. Если скорость переключения достаточно высока, то на пути светового потока мы можем последовательно помещать светофильтры и тем самым создавать цветное изображение.

Вот, собственно, и вся технология. Дальнейшее ее эволюционное развитие мы проследим на примере устройства мультимедиапроекторов.

Устройство DLP-проекторов

Texas Instruments не занимается производством DLP-проекторов, этим занимается множество других компаний, таких, как 3M, ACER, PROXIMA, PLUS, ASK PROXIMA, OPTOMA CORP., DAVIS, LIESEGANG, INFOCUS, VIEWSONIC, SHARP, COMPAQ, NEC, KODAK, TOSHIBA, LIESEGANG и др. Большинство выпускаемых проекторов относятся к портативным, обладающим массой от 1,3 до 8 кг и мощностью до 2000 ANSI lumens. Проекторы делятся на три типа.

Одноматричный проектор

Самый простой тип, который мы уже описали, это — одноматричный проектор , где между источником света и матрицей помещается вращающийся диск с цветными светофильтрами — синим, зеленым и красным. Частота вращения диска определяет привычную нам частоту кадров.

Изображение формируется поочередно каждым из основных цветов, в результате получается обычное полноцветное изображение.

Все, или почти все портативные проекторы построены по одноматричному типу.

Дальнейшим развитием этого типа проекторов стало введение четвертого, прозрачного светофильтра, позволяющего ощутимо увеличить яркость изображения.

Трехматричный проектор

Самым сложным типом проекторов является трехматричный проектор , где свет расщепляется на три цветовых потока и отражается сразу от трех матриц. Такой проектор имеет самый чистый цвет и частоту кадров, не ограниченную скоростью вращения диска, как у одноматричных проекторов.

Точное соответствие отраженного потока от каждой матрицы (сведение) обеспечивается с помощью призмы, как вы можете видеть на рисунке.

Двухматричный проектор

Промежуточным типом проекторов является двухматричный проектор . В данном случае свет расщепляется на два потока: красный отражается от одной DMD-матрицы, а синий и зеленый — от другой. Светофильтр, соответственно, удаляет из спектра синюю либо зеленую составляющие поочередно.

Двухматричный проектор обеспечивает промежуточное качество изображения по сравнению с одноматричным и трехматричным типом.

Сравнение LCD и DLP-проекторов

По сравнению с LCD-проекторами DLP-проекторы обладают рядом важных преимуществ:

Есть ли недостатки у технологии DLP?

Но теория теорией, а на практике еще есть над чем поработать. Основной недостаток заключается в несовершенстве технологии и как следствие — проблеме залипания зеркал.

Дело в том, что при таких микроскопических размерах мелкие детали норовят «слипнуться», и зеркало с основанием тому не исключение.

Несмотря на приложенные компанией Texas Instruments усилия по изобретению новых материалов, уменьшающих прилипание микрозеркал, такая проблема существует, как мы увидели при тестировании мультимедиапроектора Infocus LP340 . Но, должен заметить, жить она особо не мешает.

Другая проблема не так очевидна и заключается в оптимальном подборе режимов переключения зеркал. У каждой компании, производящей DLP-проекторы, на этот счет свое мнение.

Ну и последнее. Несмотря на минимальное время переключения зеркал из одного положения в другое, едва заметный шлейф на экране этот процесс оставляет. Эдакий бесплатный antialiasing.

Развитие технологии

• Помимо введения прозрачного светофильтра постоянно ведутся работы по уменьшению межзеркального пространства и площади столбика, крепящего зеркало к подложке (черная точка посередине элемента изображения).
• Путем разбиения матрицы на отдельные блоки и расширения шины данных увеличивается частота переключения зеркал.
• Ведутся работы по увеличению количества зеркал и уменьшению размера матрицы.
• Постоянно повышается мощность и контрастность светового потока. В настоящее время уже существуют трехматричные проекторы мощностью свыше 10000 ANSI Lm и контрастностью более 1000:1, нашедшие свое применение в ультрасовременных кинотеатрах, использующих цифровые носители.
• Технология DLP полностью готова заменить CRT-технологию показа изображения в домашних кинотеатрах.

Заключение

Это далеко не все, что можно было бы рассказать о технологии DLP, например, мы не затронули тему использования DMD-матриц в печати. Но мы подождем, пока компания Texas Instruments не подтвердит информацию, доступную из других источников, дабы не подсунуть вам «липу». Надеюсь, этого небольшого рассказа вполне достаточно, чтобы получить пусть не самое полное, но достаточное представление о технологии и не мучать продавцов расспросами о преимуществе DLP-проекторов над другими.

Спасибо Алексею Слепынину за помощь в оформлении материала

Как и в SLA печати, существует два варианта устройств для DLP 3D печати: в одном построение объекта происходит снизу-вверх (рабочая платформа опускается), и наоборот (рабочая платформа поднимается). В нашей статье рассмотрим DLP 3D печать на примере устройств обеих типов.

Обратная DLP 3D печать

Итак, специальная емкость 3D принтера заполняется фотополимерной смолой до определенного уровня. Платформа построения опускается в емкость так, чтобы зазор между ней и дном был равен высоте одного слоя. Под емкостью расположен DLP проектор. На платформу проецируется свет, соответствующий сечению первого слоя модели. После его отверждения платформа поднимается вверх и начинается засветка второго слоя.

Так, шаг за шагом и создается физический объект. По завершению печати платформа поднимается выше уровня фотополимера, изделие извлекается и очищается от остатков расходного материала. После этого необходимо выполнить финальную засветку в УФ-лампе для полного отверждения материала.

Прямая DLP 3D печать

В отличие от обратной печати, DLP проектор здесь расположен сверху, над емкостью с фотополимером. При этом рабочая платформа находится непосредственно в ней. Для построения первого слоя платформа поднимается вверх так, чтобы зазор между ней и поверхностью расходного материала соответствовал высоте первого слоя.

Сечение первого слоя проецируется на платформу, отверждая фотополимер, после чего платформа опускается вниз на высоту одного слоя. Эти шаги повторяются вплоть до полного построения изделия. Дальнейшие действия идентичны описанным в предыдущем пункте: объект извлекается, очищается от расходного материала и подвергается дополнительной засветке.

Преимущества

Чем же так интересна DLP 3D печать? Какие ее особенности помогают этой методике с каждым днем завоевывать все большую популярность? Давайте смотреть:

• Более высокая скорость печати сравнительно с SLA 3 D принтерами. В отличие от лазерной стереолитографии DLP 3D печать проецирует на фотополимер сразу целый слой, а не проходит постепенно его участки лазером. За счет этого скорость создания изделий повышается в несколько раз;
• Высокая точность печати. По точности создаваемых объектов DLP 3D печать нисколько не уступает 3D печати SLA: высота слоя в этой методике может достигать 15 микрон! Однако все зависит от типа 3Д принтера и конкретного материала;
• Большой выбор расходных материалов. Что касается фотополимеров, их ассортимент на рынке 3D печати настолько широк на сегодняшний день, что порой бывает сложно определиться. Тем более, часто DLP 3D принтеры могут работать с теми же расходными материалами, что и принтеры SLA;
• Доступная цена оборудования. DLP проекторы гораздо дешевле лазерных установок, что влияет на стоимость 3D принтеров для DLP печати в лучшую сторону. Технология развивается стремительно и многие сегодня делают выбор именно в пользу цифровой светодиодной проекции.

Из недостатков стоит выделить лишь довольно высокую стоимость расходных материалов.

Применяемые материалы

DLP 3D печать работает с жидкими фотополимерными смолами (практически такими же, как SLA 3D печать). Некоторые расходные материалы даже подходят для работы с обеими методиками. Это зависит от длины волны засветки и расходного материала. Однако даже конкретно для цифровой светодиодной проекции разработаны отличные профессиональные линейки фотополимерных смол.

Так, сегодня на рынке 3Д печати можно найти и материалы, прозрачные фотополимеры и смолы самых разнообразных . Доступны также расходные материалы для специфических целей. К примеру, стоматологические фотополимеры с разнообразными свойствами, а также материалы для изготовления ювелирных мастер-моделей.

Оборудование

Уже сегодня некоторые DLP 3D принтеры могут составить прямую конкуренцию оборудованию для SLA печати. В нашем магазине представлены разнообразные устройства, как профессионального, так и бюджетного класса, для DLP 3D печати. Ниже перечислены некоторые из них.

Пост специально подготовлен для проекта Робофорум.

Считаете что 3D принтер за 100 USD это миф? Считаете что нереально создать недорогой 3D принтер с ювелирной точностью? – Прочтите эту статью и посчитайте стоимость такого принтера , исходя из того, что БУ проектор стоит около 30-50 USD .

В принципе все. Все это безобразие можно собрать за пару часов.
Подключаем ардуинку к ЮСБ, а проектор ко второму выходу видеокарты.
Проектор ставим сверху над судочком и винтовой парой. В качестве крепления используем стопку книжек.
Пластину крепим к винтовой паре и выставляем так, чтобы она лишь чуть-чуть покрывалась полимером.
Ардуинку нужно заставить раз в секунду делать шаг вниз. Делает это софт, прошивка будет примитивной.
Качество высокое, конструкция простая. Себестоимость копеечная при условии использования бушного проектора.

Недостатки такой конструкции:
1. Их почти нет.
2. Нужно поддерживать постоянный уровень полимера в ванночке. (при печати мелких ювелирных деталей, на которые собственно и рассчитана данная технология это не критично)
3. При печати больших предметов нужно много полимера. Вопрос тоже решаемый за счет добавления в емкость соленой воды, которая вытеснит дорогой полимер на поверхность.

P.S. Всю хвалу за идеологию и практическое испытание технологии проcим адресовать Семену (http://diylife.ru)

Скачать исходники конструкции можно .

Печать трехмерных моделей пока еще является новинкой, и многим еще непонятно, что это, как работает и для чего нужно. 3D-печать – полезная технология, облегчающая работу специалистам многих отраслей.

Понятие о 3D-печати и DLP

Трехмерная печать появилась как способ прототипирования. Прототипирование – это создание модели в материальном виде. Вначале создается 3D-модель. Затем она должна быть изготовлена в материале. Это необходимо для наглядности идеи будущего продукта, для проведения тестов. Прототипирование было достаточно сложной задачей, пока не появилась технология Rapid Prototyping – быстрое прототипирование.

До появления быстрого прототипирования макет приходилось изготавливать вручную. Лепка, вытачивание на станке и так далее – все это достаточно длительный процесс, который отнимает время. Соответственно, теряется и эффективность всего производства. Устройства, которые стали называть 3D-принтерами решили эту проблему. Макет создается быстро и является качественной моделью.

3D-принтер – это устройство для послойного создания реального объекта на основе трехмерной модели, созданной на компьютере соответствующими программными средствами. Существует несколько технологий. Одними из самых эффективных являются устройства с DLP-проектором.

Digital Light Processing (DLP) – технология цифрового проецирования, основанная на применении микроскопических зеркал. Имеет широкое использование во многих сферах, например, в медицине.

Светодиодное проецирование в трехмерной печати является основным конкурентом SLA – лазерной стереолитографии. SLA широко распространена, но имеет высокую стоимость, из-за использования лазера. Эти методы называются аддитивными.

Принцип работы DLP

DLP-устройства основаны на применении зеркал. Микроэлектромеханическая система создает изображение, управляя зеркалами, которые расположены на полупроводниковом чипе. Принцип работы зеркал схож с цифровым кодом, состоящим из нулей и единиц. В этом случае единицей служит отраженные свет, когда он падает на зеркало, а нулем – поглощенный свет, когда он падает на радиатор. Зеркала быстро позиционируются, что позволяет управлять интенсивностью света и добавлять в изображение оттенки.

В соответствии с программой, заданной трехмерной моделью, свет направляется на участки печатного материала. Под воздействием света субстанция отвердевает. Один за другим формируются слои изделия. Другими словами, принтер «выращивает» объект.

Минимальная толщина слоя при использовании DLP очень мала – 10 мкм. Это наилучший показатель точности среди 3D-принтеров. Скорость печати также более высока, чем у таких технологий, как FDM, SLA, SLS.

Материалы для 3D-печати по технологии цифровой светодиодной проекции

Для трехмерной печати могут использоваться самые разные материалы, от металла и бетона до шоколада. С развитием трехмерной печати увеличивается и число материалов, пригодных для этого. Благодаря этому открываются широчайшие возможности в производстве.

Для аддитивных методов печати используются только фотополимерные смолы. Это жидкие полимеры, чувствительные к ультрафиолетовому излучению. Ограниченность материалов связана с тем, что субстанция должна затвердевать под воздействием лучей. Понятно, что металл или шоколад для этого не подойдет.

Тем не менее, светодиодная печать эффективно используется. Это один из видов принтеров, которые вполне пригодны для домашнего использования. Изделия из фотополимера отличаются высокой прочностью. Единственным недостатком является стоимость расходных материалов – найти дешевые фотополимерные смолы сложно. Сами принтеры уже имеют приемлемые цены.

Конструкция DLP 3D-принтера

Устройство таких принтеров не слишком сложно. Обычно они состоят из платформы, DLP-проектора и емкости с жидкостью. Вначале платформа находится возле поверхности жидкости. Проецируется первый слой, после чего платформа поднимается. Процедура повторяется, пока изделие не будут готово.

Имеющиеся в продаже принтеры могут отличаться своим устройством. Некоторые из них имеют платформу не поднимающуюся, а опускающуюся. Создаются решения с различными объемами емкостей для фотополимера и размерами платформ.

Применение и перспективы

Самым очевидным применением трехмерной печати является быстрое прототипирование. Преимущество этого метода перед субтрактивным (удаление лишнего) обеспечило 3D-принтерам популярность среди дизайнеров и инженеров.

Развитие технологий позволило применять трехмерную печать для несложного массового производства. Таким образом можно существенно упростить и снизить стоимость многих отраслей. Аддитивные технологии в этом плане довольно перспективны. Одной из проблем является недостаточная для массового производства скорость печати.

Ведутся разработки по использованию технологий трехмерной печати в медицине. Развитие в использовании органических материалов могут принести существенные плоды. Например, некоторые результаты по печати биоимплантов уже есть.

Перспективным направлением является печать электронных устройств. Несомненно, это технология более сложная, чем послойное «выращивание», но и о возможностях 3D-принтеров в недавнем времени сложно было подумать.

Наибольшее распространение 3D DPL-принтеры получили среди любителей. С помощью этих устройств можно создавать удивительные вещи, красивые подарки и сувениры.

Достоинства и недостатки DPL-принтеров

К достоинствам DPL-принтеров можно отнести высокую точность и скорость печати. Технология цифрового проецирования в целом очень полезна, о чем говорит ее применение во многих сферах. Всегда важно обращать внимание на перспективность, а 3D-печать еще не раскрыла всех своих возможностей. Еще один плюс этих устройств с DLP – более низкая стоимость, чем у других принтеров.

К недостаткам можно отнести используемый материал. Вопросом является безопасность используемых материалов. Существуют достаточно токсичные полимерные смолы. А еще они достаточно дороги. Но результаты вполне окупают эти недостатки.