山东3D打印机：DLP光固化3D打印机系统组成

山东3D打印机：光固化 3D 打印机发展至今，不同厂家根据市场需求推出多款不同型号的设 备仪器，但目前市面上的设备以激光扫描型较为常见。但成型精度有限且售价昂 贵，因而在近两年随着 DLP 技术在投影显示行业的普及，基于 DLP 技术的投影 型 3D 打印机在最近两年内也开始出现。为了方便叙述，我们自行制作的光固化 3D 打印机样机型号为 LAYING II 1510P 面曝光 3D 打印机，本章将对 LAYING II 1510P 面曝光 3D 打印机的性能及构成进行说明。

山东3D打印机：面曝光 3D 打印机性能指标
    在 3D 打印应用中，牙科医疗行业和珠宝行业需要较高的精度但其模型本身 尺寸并不是很大。传统的激光扫描型 3D 打印机的制件精度没有办法满足高精度 低尺寸的要求，若使用精度非常高的设备，则成本又让人难以接受。而 DLP 投 影型 3D 打印机在制作高精度小尺寸的模型方面具有独特的优势。图 3-1 为 LAYING II 1510P 面曝光 3D 打印机的样机图片。

山东3D打印机：面曝光 3D 打印机结构组成

    面曝光 3D 打印系统的硬件主体是 面曝光 3D 打印机。打 印机光敏树脂作为成型材料，光源为 405nm 波长 UVLED，采用 DLP 下曝光方 式成型，可实现 Z 轴方向精度为 0.05mm，XY 方向精度高于 0.1mm，尺寸为 150mm×100mm×200m 的树脂模型快速制造。
    面曝光 3D 打印机由以下几个部分组成:DLP 投影系统、 电路控制系统和机械运动系统。

山东3D打印机：DLP 投影系统

    DLP 投影系统作为 3D 打印机的核心系统，负责打印系统的主要成型功能，
决定了 3D 打印系统的成型精度及速度。

    DLP(Digital Light Processing)即数字光处理技术，是使用美国德州仪器公 司(Texas Instruments)开发的 DMD 芯片(Digital Micromirror Device 数字微镜 元件)实现的数字信息显示技术，是继 LCD 之后出现的新型投影显示技术。DMD 芯片由数百万个编程可控的微镜片组成，每个微镜片由光学反射镜单元和电子偏 转单元组成，可实现±12°的镜片偏转。在电子信号的控制下偏转镜片角度改变入 射光源的出射方向，决定光线能否进入投影物镜到达投影面，完成光学成像

微镜单元通过镜片偏转角度的改变实现投影面上的数字显示。在角度为+12° 时，光源可由镜片反射进入投影物镜，完成投影面上的光学成像，实现数字信息 “1”的传递;在角度为–12°时，光源由镜片反射后无法进入投影物镜，投影面上 无图像，实现数字信息“0”的传递。
    微镜偏转角度由将要显示的图像信息决定。对于一张数字图像来说，每个像 素的信息由灰度来表征，彩色图像则是使用 RGB 三元色的独立图像的灰度信息 组合表征。图像中像素的亮度决定了像素灰度的大小。对 DMD 芯片来说，在单 位时间完成数字“1”的显示次数即可在投影平面上表征灰度的大小，即微镜单元 在单位时间内完成光源从投影物镜出射光的次数对应图像的灰度信息。
    当图像的灰度信息为最大(255)时，DMD 芯片将控制微镜在每个工作周期 内实现+12°的偏转，保证光源经 DMD 芯片反射后进入投影物镜。当图像的灰度信息为最小(0)时，微镜会在每个工作周期内实现–12°的偏转，光源无法经过 DMD 芯片到达投影物镜。在 DMD 芯片控制镜片复位的时间内，即镜片偏转角 度为 0°度时，将关闭 LED 的驱动电源，保证不会有光从投影物镜出射。