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近年來，3D打印技術一直保持著強勁的發展勢頭，而且非常有望改變制造業的原有面貌。雖然這種增材制造技術(3D打印技術)的初步理念大概在70年前就申請了專利，但隨著相關技術的不斷創新，現在才逐漸得到人們的廣泛關注。 作為現代增材制造技術開發領域的先驅，John Munz早在1956年就開始對這類技術進行初步探索。當時，Munz發明了一種利用紫外光和“照相雕刻記錄”技術在樹脂材料中記錄實物的方法。30年之后，也就是在1986年，Chuck Hull將電腦化生產技術和Munz的紫外光固化樹脂技術進一步結合起來，發明了首個名為“立體平板印刷”的增材制造工藝。這種制造工藝可利用電腦控制的激光束和光來固化樹脂并逐層構建實物。 核心專利到期后，相關技術的創新極大推動了增材制造市場的發展。例如，技術創新者不僅融合了Hull的最初構想，同時還利用德州儀器DLP的技術來進一步完善這項技術。 數字微鏡器件是DLP技術的核心。數字微鏡器件實為空間光調制器，可以動態地遮蔽大面積的光，從而滿足多種使用需求。例如，與1986年發明的立體平板印刷技術相比，數字微鏡器件作為空間光調制器與紫外光源聯用之后，可以提高分辨率和加快構建速度。 基于DLP技術的3D打印機可通過單個像素進行成像，而不是直接通過光源成像，因此打印分辨率較高。基于激光的立體平板印刷設備的像素尺寸接近100微米(μm)的級別，而采用了DLP技術的打印機的像素尺寸則達到30微米的級別。與其他3D打印方法相比，這種打印機的打印分辨率要高得多，成品表面也更為光滑，因此整體打印效果令人更滿意，后續的處理工作也更少。 采用DLP技術之后，不僅打印分辨率得到提高，而且打印速度也有所加快，特別是對于體積較大、結構較復雜的打印任務而言更是如此。因為激光打印機必須對所有打印對象進行描繪，但這種新型打印機則可以一次性成型。 就基于激光的立體平板印刷設備而言，鑒于要利用單個100μm的寬激光光束來構建寬度超過一厘米的實物，因此每構建一層光束都要移動上百次。在實際應用當中，每構建一件實物都需要疊加幾百層材料，而每構建一層則都需要移動激光光束幾百次，所以整體速度會慢很多。與之相反，基于DLP技術的3D打印機免去了逐層構建的復雜操作，而是可以實現一次性成形，因而節省了很多時間，在打印較大實物時也不例外。換句話說，具備一次性成形的能力意味著，實物的復雜結構和尺寸對總體構建時間并沒有絲毫的影響。消除疊層復雜度對構建時間的影響之后，除了可以快速成形，基于DLP技術的解決方案對于直接部件制造而言也非常適合，因為這種技術可以同時構建多個部件。如果打印機的構建區域可以容納10個部件，則這10個部件可以同時構建。 基于DLP技術的3D打印機對于很多用于直接制造和快速成形的可打印材料均適用。立體平板印刷技術需與丙烯酸酯單體聯用，因為后者可與光引發劑混合，而光引發劑在紫外光區或可見光區吸收一定波長的能量，從而引發單體聚合交聯固化的化合物。此外，陶瓷和金屬等也可作為打印材料。將陶瓷粉以1：1的比例與丙烯酸樹脂混合后，樹脂可起到粘合劑的作用。加入了陶瓷粉的樹脂會在一定程度上實現固化，其硬度正好足以保持實物的形狀，而且基于純丙烯酸樹脂的打印方法和硬件設備也適用。之后，再通過熔爐對加入了陶瓷粉的成品進行燒制，以除掉其中的聚合物，并將陶瓷成分粘合到一起，使最終成品中的陶瓷含量高達99%.這種方法也適用于含有金屬粉的丙烯酸酯類單體樹脂，同時也可以通過相同的打印機硬件來構建金屬部件。 基于DLP技術的打印機打印分辨率高，適用于多種可打印材料，而且打印速度較快，這些特性為3D打印市場的各個方面都能帶來好處，包括可以生產高端的工業用及專業工作室設備，可以構建可靠的消費者模型，以及推出供個人使用的3D打印機等。隨著人們希望增材制造技術能有所突破，可以在傳統的立體平板印刷方法中融入DLP技術，以克服其原有的局限性，并發展成為最出色的增材制造技術之一。 |
