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光固化3D打印：DLP技术的发展历程
发布时间：
2024-10-07 17:33
3D打印技术，又称增材制造技术，是一种通过逐层累加材料来制造三维物体的技术。早在20世纪80年代，随着计算机技术的快速发展和数字化设计工具的普及，3D打印技术开始崭露头角。1984年，Chuck Hull发明了FDM技术，并申请了相关技术，这标志着3D打印技术的正式诞生。
一、发展背景
光固化3D打印技术是基于光敏树脂在特定波长光线照射下发生聚合反应而固化的原理。1986年，Chuck Hull申请了基于光敏树脂的3D打印技术——立体光刻技术（SLA），并成立了3D Systems公司，成为世界上第一家生产3D打印机的公司。SLA技术的出现，标志着光固化3D打印技术正式进入实用化阶段。
在SLA技术出现后的数年，即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。这项技术最初并非直接应用于3D打印，而是作为一种数字投影技术，用于大屏幕显示和电视墙等领域，但为后来DLP光固化3D打印技术的发展奠定了基础。随着DLP技术的不断发展和完善，其高精度、高速度和高分辨率的特点逐渐被应用于3D打印领域，从而催生了DLP光固化3D打印技术的诞生。
二、DLP技术的原理
1、技术核心
DLP投影仪是DLP光固化3D打印技术的重要部件之一，其基本原理是利用DLP投影仪将紫外线光投射到含有光敏树脂的打印平台上，根据计算机生成的三维模型逐层固化树脂，层层叠加，最终构建出实体模型。
DLP技术的核心是数字微镜原件（DMD）芯片，其表面上有成千上万个微小的镜片，每个镜片可以独立翻转，用于反射光线并投射图像。当光线照射到DMD芯片上时，每个镜片会根据电子信号的控制独立翻转一定角度，从而反射或阻挡光线。通过控制DMD芯片上每个镜片的翻转角度和速度，并且通过电子控制使其反射或不反射光，可以实现对投射图像的精确控制。这种技术使得DLP投影仪能够以高分辨率和高速度投射图像。
2、工作原理
DLP光固化3D打印技术利用DLP投影仪作为光源，通过DMD芯片控制投射的光来工作。在打印过程中，3D模型被切片软件切割成多个薄层，然后DLP投影仪将每一层的图像投射到光敏液态树脂中，使光敏树脂在紫外线光的照射下发生聚合反应并固化形成一层。随后，成型台移动一层，投影仪继续投射下一层的图像，如此循环直到整个物体被打印完成。
三、DLP技术的后续发展
在DLP光固化3D打印技术的初步实现阶段，由于DLP投影仪的成本较高，因此主要应用于高端制造和科研领域。然而，随着DLP技术的不断发展和成本的降低，DLP光固化3D打印技术逐渐开始进入普通消费者的视野。
随着DLP技术的不断发展，其打印速度、分辨率和打印尺寸等方面均得到了显著提升。同时，DLP光固化3D打印技术也被广泛应用于牙科、珠宝、玩具、模具等多个领域。
光敏树脂作为DLP光固化3D打印的主要材料，其性能的不断优化也为DLP技术的发展提供了有力支持。新型光敏树脂的开发使得DLP打印件在物理和机械性能上得到了显著提升。
四、结语
DLP光固化3D打印技术起源于上世纪80年代的DLP技术创建，并经过不断的技术创新和优化，逐步发展成为一种高效、高精度、高应用价值的3D打印技术。未来，DLP光固化3D打印技术的发展方向将是进一步提高打印精度和速度、降低制造成本、拓展应用领域以及加强与其他技术的融合创新。
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