荣左超博士:DLP打印技术从蓝海探索到高速发展

3D打印资讯
2021
09/15
10:51
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联泰科技早在2013年就着手成立了DLP的技术研发小组,并在2015年推出第一款面向口腔的DLP产品,此后坚持底层技术探索,形成了DLP研发架构UDS&S(UnionTech DLP Structure & Software),积极拓展蓝海市场,面向口腔修复、正畸、动漫、鞋业、教育、工业、珠宝、医疗等领域的拓展产品线,发展到2021年,DLP系列产品已经成为联泰科技产品家族里的半壁江山。

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这次特约联泰科技产品负责人荣左超博士,聊一聊DLP打印技术的原理和发展现状,分析发展方向,好文不可错过!

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荣左超  
联泰科技产品部经理
浙江大学机械制造及自动化专业博士
喜欢钻研,热爱科学的圣斗士
思维敏捷,语速快,信息量大


DLP打印技术原理术

在1981年,名古屋市工业研究所的小田秀夫(Hideo Kodama)发明了利用光固化聚合物3D打印出实体模型。在1987年,德州仪器(TI)的拉里·霍恩贝克(Larry Hornbeck)创建了DLP(Digital Light Processing)技术。

数字光处理(Digital Light Processing,缩写:DLP)是在SLA技术出现的十余年后才出现的,该技术也是业界公认的第二代光固化成型技术,距今也有20多年的发展历史了。DLP技术主要是通过投影仪来逐层固化光敏聚合物液体,从而创建出3D打印对象的一种快速成型技术。这种成型技术首先利用切片软件把模型切薄片,投影机播放幻灯片,每一层图像在树脂层很薄的区域产生光聚合反应固化,形成零件的一个薄层,然后成型台移动一层,投影机继续播放下一张幻灯片,继续加工下一层,如此循环,直达打印结束,所以不但成型精度高,而且打印速度也非常快。

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DLP3D打印工作原理示意图

DLP打印技术应用范围及现状

DLP打印技术作为高端打印技术之一,被业内高度关注,通过不断优化与进步。开始出现工业级、桌面机产品。其核心技术DMD芯片也在不断更新迭代,目前最新的研究更是在打印时间上缩短了几十倍,不仅在成型精度和成型速度上占有优势,而且在设备尺寸和价格上占有很大优势。客户群体增加,因此不断吸引众多企业驻足,真正开启了DLP打印技术发展的大门,联泰科技正是其中之一。

1.DLP打印材料,百家争鸣,百花齐放

随着时间的推移,SLA材料性能提升有限,但是DLP材料未来发展空间不可限量,而且趋向于深入不同应用场景。哪里有需求哪里就有市场!

世界材料巨头赢创巴斯夫、科思创、帝斯曼汉高、Liqcreate陆续建立增材制造部门或分公司,研发光敏树脂新型材料,他们把目光不约而同地放在了DLP领域。他们凭借自身的技术和产业资源积累,逐渐发力DLP打印材料,开发出新的性能,创造新的应用。我们有理由相信,传统材料厂商的重视,可以很好加速DLP打印技术的发展和应用。

随着在材料领域宽度的加强,DLP打印陶瓷,DLP打印金属逐渐进入人们的视野,我们用四个字总结DLP打印材料,大有可为,未来可期!

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2.打印效果更胜一筹:精度好,效率高,细节好

基于DLP技术的3D打印机通过数以百万乃至千万个微小的、高精度像素进行成像 ,因此打印分辨率较高。基于激光的立体平板印刷设备的像素尺寸接近100μm的级别,采用了DLP技术的打印机的像素尺寸则达到15μm的级别,而我们头发丝的宽度是100μm。

与其他3D打印方法相比

DLP打印机的打印分辨率要高得多

成品表面也更为光滑

因此整体打印效果令人更满意

除了局部支撑几乎不用打磨处理

后续的处理工作也更少

有视频有真相!

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3.“效率”是3D打印能否进入量产市场的重要条件之一。

传统3D打印机的工作过程是由点到线,再由线到面,完成一层层特定形状和图像的构建。相比起DLP 3D打印机而言,打印速度较慢。而DLP 3D打印机的工作过程是投射并聚合一整层,借助光线照射到树脂上,整个层一次形成,这能够显著地提升打印速度。加上高精度、快干型3D打印新材料的不断应用,也让DLP 3D打印的成型速度上一个阶梯。目前联泰科技的齿科专用DLP打印机达到40mm/h,轻松在25分钟内打印一版牙模。

应用范围

齿科  

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手办潮玩  

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珠 宝  

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精密铸造  

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DLP的投影机产生的画面对比度较高,光路系统设计得更紧凑,因而在体积、重量方面占优势。而且由于采用反射式原理,DLP投影机可以实现更高黑白对比度。

联泰在DLP领域的造诣


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齿科专用大幅面椅旁专用DLP3D打印机S300

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可以精确到头发丝的动漫专机π200

DLP 3D打印未来的发展方向

1. 突破幅面限制   

目前由于个别国家芯片技术垄断,DLP技术发展受到限制。市面上DLP打印机尺寸具有明显的局限性,幅面问题亟需解决。

不同领域对于幅面的需求不一样,例如,联泰科技全自动化批量生产正畸专用3D打印机D800的幅面768×432×30mm,使用了4*4K光机,实现了正畸行业大幅面打印的需求。联泰科技牙科专用DLP 3D打印机S300的幅面249.6×140.4×240mm,满足了技工所和齿科医院的日常需求。

未来,随着芯片行业的发展,DLP打印设备趋向更大幅面。

2.DLP的功率还是不够高,限制了材料厂家的开发能力  

市场上,目前DLP单机最大功率达到6-8W。设计功率不足的问题限制了材料厂家的开发能力,同时,也制约了DLP打印技术的发展。

如何提高功率,是我们未来的发展方向。

知识小科普

提高DLP功率有这些好处:

·  提高打印速度,缩短曝光时间,打印速度更快。

·  提高打印幅面,满足单位面积上的光功率密度。

·  降低对高性能材料开发限制,有些材料在足够高的功率的情况下才能成型,比如金属材料、陶瓷材料等。

3.核心部件的使用寿命和易维护逐渐加强

光机是DLP打印机的核心部件之一,联泰科技一直努力延长其使用寿命,同时针对于核心部件的维护,联泰科技更是提供了人性化的服务,降低维修和更换难度。DLP打印机离型膜也随着技术的发展不断被优化,不仅使用寿命不断延长,更换更便捷简单,使用成本也在不断地降低。

4.DLP打印机的发展趋向于两端,高端工业级及低端消费级

随着3D打印技术的发展及向各个领域的渗透,DLP打印机的发展分为两大领域,高端工业级及低端消费级。高端工业级追求产品的打印效率和精细度;消费级DLP打印机追求性价比及操作便捷性。工业级DLP打印机的发展标志着新型制造业对工业发展正起着革命性作用,传统制造业越来越多的弊端得以弥补。桌面级DLP3D打印机的出现,让3D打印真正进入了普通大众的视野,让更多人认识并使用到了3D打印技术。可以说,不同的3D打印技术和设备正在各个领域发挥着不可替代的作用,为社会作出重大贡献。

荣左超博士认为,稍微了解 DLP技术的人都知道未来应用空间巨大,但如何建立更完善的生态系统是一直是生态链各个企业最重要也是最具挑战的部分,因为原有 DLP 相关的上下游合作伙伴多是投影仪市场的老玩家,对新的工业、汽车等应用领域并不熟悉,要在这些应用中培养挖掘出庞大以及强大的合作伙伴,是联泰科技需要联合上游企业一起要推进的重大事项。同时,联泰科技也在SaaS级应用领域开展工作,满足客户在智能前处理、智能生产管理、云服务等方面的需求。





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