黑创科技的下沉式光固化打印机Rocket 1 技术分析

2021年9月，深圳市黑创科技有限公司宣布推出的下沉式光固化打印机Rocket 1，并在同年12月份登录Kickstarter上众筹受到国内外3D打印爱好者的强烈关注，整体累计众筹金额过千万。

截止目前，已经2000多名用户有定购了该款3D打印机，作为一种新的光固化成型技术，相信大家还是非常的陌生，于是南极熊联系黑创科技负责人，一起整理了一下关于下沉式Rocket 1的技术资料，跟大家一起分享。

1、黑创科技研发下沉式Rocket 1的初衷
黑创科技自从2014成立以来，一直致力于光固化3D打印技术研究和周边产品的开发。目前市面上常见的面成型光固化打印机主要以DLP投影模块、LCD显影模块为核心，其中以LCD光固化打印机以其高分辨率，低成本的千元级桌面机型获得了广大消费者的青睐，成为全球占有量较多的光固化打印机。但是由于LCD屏的脆弱性，导致它的二次开发能力差，容错率低，一不小心就损坏LCD屏；而以DLP为核心的投影式光固化打印机是目前性能最好的，但是价格较高需要几万以上，打印幅面也偏小。

所以DLP和LCD光固化打印机仍然然不是我们所追求的技术形态，黑创人渴望研发一款高速度，高精度，低成本的光固化打印机，使用起来就像电饭煲一样简单。于是黑创人从底层硬件开始做起，研发了低成本、高精度的投影技术。再根据下沉式光固化的技术路线，研发了流平性能好的超流树脂，于是搭载这些技术的第一代产品Rocket 1就此诞生。

2、Rocket 1 的工作原理
Rocket 1 是一种基于数字光连续液态成型技术（DCLF）的光固化打印机，其打印原理是利用液态光敏树脂在UV光的照射下发生凝固的特点，然后根据切片软件将三维数据沿Z轴方向根据设置的层厚进行水平分层切割，获取每一层的横截面图像数据，并发送给黑创自主研发的数字面投影光机上的投影芯片进行图像显示。再将UV光线从机器顶部向下投射到投影芯片上并发出横截面图像形状的UV光线汇聚到投影镜头上，最后由投影镜头照射到光敏树脂树脂的液面并按截面图像形状凝固成型，进而实现逐层固化成型的3D打印的过程。

总之，Rocket 1就像一台投影仪，它能投射出计算机所要求的的各种图像，但是要使这种图像最清晰的展现出来，必须保持投影镜头与成像面的距离是恒定的，即投影焦距。也就是说，要使投影镜头投影到光敏树脂的液面的图像是最清晰展现出来的，它们之间的距离必须是投影焦距。如果它们之间的距离不在投影焦距上，那么投影出来的图片是不清晰的，将导致打印失败。如下图所示投影成像面在不同位置之间的差异）。

△投影成像面在投影焦距之上投影图像模糊、缩小

△投影成像面在投影焦距投影图像清晰

△投影成像在投影焦距之下投影图像模糊、变大

3、Rocket 1的功能策略
3.1、Rocket 1保持投影焦距的策略

Rocket 1 的设计是将料槽的基准面、光敏树脂液面和投影成像面三面重合，即投影镜头到料槽的基准面或光敏树脂液面或投影成像面的距离为投影焦距。
也就是说，为了使树脂液面始终保持在焦距上，Rocket 1 保持投影焦距的方法在于每次打印前都要将料槽加满树脂。当打印时平台下降入料槽，料槽內的空间体积变小，树脂的液面快速上升，没过料槽的树脂会溢出流到溢流槽，最后流到储料盒存放，使树脂液面始终保持在料槽的基准面，即投影焦距上，这样就无需通过浮块、电机和液面传感器来保持液面。

3.2、Rocket 1 成型平台位置策略
Rocket 1的打印平台比树脂液面高0.5㎜左右最合适，这是为了让打印件底部有更好的粘到平台上，减少翘边现象。

3.3、Rocket 1的保持树脂流平策略
由于Rocket 1采用的是下沉式光固化的（类似SLA） 技术路线，为避免刮刀的环节，研制促进树脂快速流平的纳米材料，还含有氧阻聚增强成分，使液面与氧气接触的未固化层由零至十几微米，变为几十微米至上百微米，在不改变树脂固化性能和不采用刮刀的情况下，使下沉式的打印液面快速流平，从而实现超高的打印速度。

也许有人会问，树脂流平性好代表树脂很稀那得牺牲材料性能。为此，又花了一年时间，在保证流平性最佳情况下调试出一款超韧性树脂，使用6kg锤子锤不烂，3.4mm薄壁测试带踩不断，各项指标达工业使用件标准。

3.4、Rocket 1打印件的支撑策略
（1）底部支撑
Rocket 1 在打印的时候，打印平台比树脂液面高0.5㎜左右会牺牲掉0.5mm厚度的模型并导致底部0.5mm厚度精度会很差。所以使用Rocket 1在加支撑的时候，底部添加3mm以上的支撑会避免打印件底部精度差，也方便模型从平台拆离。

△打印件底部未添加支撑

△打印件底部添加支撑

（2）较少支撑
Rocket 1下沉式打印方式，使打印件打印过程不受重力和剥离力的影响，只需使打印件在打印过程中保持不动即可，所以需要添加的支撑可以大大减少，也更加能完美还原打印件的细节。

△单根支撑打印机件

△高透明打印件

（3）支撑底部不能大面积一体
避免像上拉式光固化机器一样，支撑底板为一大片，下沉式需要尽可能减少底板面积，不能堵住平台回流孔位。这样平台在树脂里面的阻力才是最小，而且树脂回流才更快，流平性更好。

（4）模型摆放技巧
尽量将模型倾斜摆放，把最尖最细部分放在顶部，这样打印效果更佳。要避免将模型最大截面放到后面。

总之就是，下沉式加支撑与上拉式不一样，下沉式要考虑平台在树脂液体中的阻力与树脂的回流（流平性），无需要考虑重力和剥离力，为此，采用磁吸式多孔轻阻力平台与快速流平纳米材料完美的解决阻力与流平，使rocket 1实现连续成型、高精度、高性能。可能有客户会问，如果使用第三方树脂会怎么样，理论上是能固化，但是流平性、模型是否会开裂、精度、表面细节、韧性、固化时间等等性能就很难保证。

4.Rocket 1其它使用注意事项
（1）Rocket 1最佳投影清晰距离在出厂前已调节好，非必要，不要调节；
（2）Rocket 1在打印前必须加满树脂，让树脂液面达到料槽基准面；
（3）Rocket 1定期清洁投影镜头部位，保证无尘无指纹，投影光机镜头部位有灰尘，那么投影出来的图片是不清晰的，将导致打印失败；
（4）每次打印前都需检查储液盒是否还有容量，避免打印过程中储液盒树脂过多溢出来。
（5）使用过程中不能晃动机器，远离震动源。

5.Rocket 1的优缺点
优点：打印速度快，精度高，免维护，无易损件，细节还原度高，支撑少，非常适合应用于教育，手办，珠宝，医疗，工业零件等行业；
缺点：无法打印高粘度材料。

在未来10-20年3D打印机行业一定是快速发展的行业，也是一个在下工业革命更新换代的不可替代的行业重要性，加上在快速发展时代，每个行业的技术的更新叠代，需要快速了解，本着技术的分享、交流，对新的DCLF技术做了以上的分析，希望大家喜欢。

刚好TCT展会在2022年11月3-5日复展了，黑创将携带Rocket 1与DSP 4K、DSP 8K光机等重磅产品亮相TCT展会，欢迎大家莅临深圳国际会展中心7号馆D90展位，与黑创共同探讨行业前沿技术及解决方案，领略增材制造的奥秘。

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