LCD技术的光固化3D打印机LCD技术的光固化3D打印机IT界大神百家号30多年前，3D打印面世那天，就是从光固化技术SLA（激光扫描）立体光刻技术开始的。所以光固化才是3D打印技术的老大。后来大家都知道的reprap的开源技术，让FDM的熔融挤出技术走向大众，SLS的烧结技术，特别作为金属烧结，使3D打印走向高端应用。光固化自身也发展也层出不穷。光固化主流技术，第一代SLA，利用紫外激光（355nm或405nm）为光源，用振镜系统来控制激光光斑扫描，扫过之处的液体树脂就选择性固化了。第二代DLP紫外数字投影技术，利用405nm光源，通过德州仪器的数字微镜技术，选择性的将面光源投射到液态树脂使之固化。其中DLP技术包括大名鼎鼎的速度快100倍的CLIP连续打印技术。所有光固化技术的z轴方向分为两种方案：桌面型都是光源在下，通过窗口和离型膜，成型往上拉出来；工业大型的都是光源在上，成型下沉到液面以下，液面不需要离型膜。二、LCD技术的光固化详解光固化技术，除了SLA激光扫描和DLP数字投影，目前形成了一种新的技术，就是利用LCD作为光源的技术。LCD打印技术，最简单的理解，就是DLP技术的光源用LCD来代替。我们可以回顾光固化技术的特点，每一个光固化技术的核心都是围绕光源问题的解决方案，从激光扫描的SLA，到数字投影的DLP，再到最新的LCD打印技术。很有意思的告诉你，其实LCD技术分为两种，两种还不一样。其分界线就是光源波长，一个是405nm紫外，一个是400-600nm可见光。LCD掩膜光固化：用405nm紫外光（和DLP一样），加上LCD面板作为选择性透光的技术，是LCD掩膜技术（LCD masking）或者行业里有很多各自的名字，例如选择数字光处理（mDLP），液晶DLP技术，紫外掩膜固化等等。LCD掩膜技术从2013年就有人开始研制。有兴趣可以搜到最早的创客用普通电脑LCD显示器去掉背光板，加上405的LED灯珠做背光，试着打印uv树脂。z轴的解决方案无非是滑块，丝杠和步进电机，电机驱动板都可以用单片机类或者目前FDM最流行的RAMPS板解决方案。LCD的驱动其实和所有显示器的驱动一样，VGA或者hdmi接液晶驱动板再接LCD面板，背光用405nm灯泡或者LED阵列，加菲林镜片来均匀分布光照。第一个商业用的LCD掩膜3D打印机要追溯到ibox nano，2014年的一个较为成功的kick starter众筹项目。台最小的3D打印机，第一个最安静的打印机等等。这个机器优点很突出，比以前的DLP要好些。不足是，一个是打印尺寸太小，3寸屏幕。第二个打印精度太差，200微米的平面内精度，因为那个LCD屏幕的分辨率是比较低的。同样是kickstarter的一个项目，当然亮点仍然如同ibox nano强调的，价格便宜但技术好，又是高精度面成型的光固化，技术成熟度也很好，参数很感人，特别是速度方面。当然如同所有桌面级别的光固化打印机，这个是上拉式，树脂槽下面是LCD板，再下面是405背光。目前国内好几家几乎同时推出5.5寸2k屏幕的LCDMasking原理打印机，最大的特点就是，大家都用的5.5寸夏普某款分辨率的屏幕。据说这款屏幕价格便宜，分辨率高，最有价值的一点是，能耐受高达几百小时405nm近紫外光的摧残。打印机大概长下面这样。优点很明显，树脂便宜，机器也不贵，精度比第一代SLA高多了，设备体积小，做工也比较不错。得益于开源的树莓派硬件和软件，脱机打印或者无线控制打印都实现了。机器代号或者厂家包含：wanhao、KLD1260、YLD01、斯泰克、zhiyao、诺瓦、Easy3D.....当然还有其他不同解决方案。主要取决于采用不同屏幕作为透光的掩膜，LCD下面一般都是405led灯作为背光。这里大家自行搜索吧。上面列了这类打印机的很多例子，总结一下优缺点：优点：精度高。很容易达到平面精度100微米，优于第一代SLA技术，和目前桌面级DLP技术有可比性价格便宜。主要对比前代技术的SLA和DLP，这个性价比极其突出。结构简单。因为没有激光振镜或者投影模块，结构很简单，容易组装和维修树脂通用。由于采用405nm背光，所有DLP类的树脂或者大部分光固化树脂理论上都可以兼容。唯独小心某些SLA专用树脂，不一定兼容性很好，主要怕曝光不足。同时打印多个零件不牺牲速度。因为这个和DLP技术一样，是面成型光源。缺点：LCD可选范围很少：这个技术关键部件LCD，需要对405光有很好的选择性透过，还要经得住几十瓦405LED灯珠的数小时高强度烘烤，还有散热和耐温性能的考验。所以不是每款LCD屏都能用的上。以上解决方案已经解决LCD选择这个重要问题了。同时，建议用户做好烧毁LCD屏虚更换的心理准备。这个LCD屏是易耗件。LCD打印使用过程中老化。打印尺寸偏小：这个其实没毛病，桌面机器嘛，比起DLP机器或者桌面激光SLA机器还是半斤八两的最后一点是优点也是缺点：这些技术是开源的，技术壁垒低容易仿制，大家能共享或者DIY这种机器，只要你找到合适的屏幕。可见光固化：另一种就是visible light cure，简写VLC，完全放弃以前所有光固化必须使用紫外光的条件，使用普通光（可见光，405nm-600nm）就可以使树脂固化，实现打印。按原理区分就是光源再一次升级，用普通的LCD显示面板，不加任何改装或改背光，直接作为光源。当然，可见光固化不只局限于LCD屏幕，可以扩展到任何显示器（等离子，CRT，背投，LED阵列，OLED）和任何投影（DLP，3LCD， Simple LCD，LCoS）以及其他任何显示技术（激光扫描成像，光纤阵列等等）。它和上面LCDMasking的技术区别有两个：1.使用普通LCD屏幕，无需改背光2.可以使用投影或其他显示设备做光源上面第一点扩展来，就是手机平板的屏幕上面第二点扩展开来，如果使用投影，就是类似DLP技术，但不用德州仪器的DLP芯片。Olo是第一个使用手机屏幕实现光固化的消费级打印机，是众筹网kickstarter里边智能硬件的明星项目。OLO很好的体现了VLC技术对光源的不同要求，所以普通智能手机的大屏幕都能成为打印机的光源。还有一个好处就是手机自己集成主板硬件和打印软件，那打印机就不必再装这些了。简单来说，这个光固化打印机，贵的那一半已经在你手机里（控制主板，光源，软件），便宜的那半个在那个黑盒子里（z轴平台，树脂槽，遮光罩）。我总觉得这个和google的cardboard box的VR盒子简直异曲同工！OLO打印机对用户的意义，在于3d打印机进入大众消费，成为智能硬件。可以预料到，基于VLC树脂的3D打印机也会越来越多，核心特点就是利用各类消费级大众化的显示设备，比如平板电脑的屏幕，家用投影仪，或者手机电脑的投影仪。所以也不奇怪，平板电脑变为打印机的项目已经在国外众筹了。最后介绍一下潘多拉。全球范围内，用可见光技术的厂家，photocentric是第一个，潘多拉是第二个，目前OLO暂且算第三个。潘多拉目前已经有量产机型。最新的是一款性价比高的10寸屏幕机器，在约200宽幅里面实现约2千个像素，精度达到100微米。目前针对创客提供了整机方案和DIY套件方案。三、LCD光固化3D打印机回顾和展望在3D打印技术里，相对于发展十多年的FDM成熟技术和中高端应用优势明显的SLA和DLP技术，LCD技术才刚刚开始。算上2013年第一个DIY设备或者2014年第一个商业产品，才几年时间，所以成熟度远没有其他技术成熟，设备类型也屈指可数。考虑到本身LCD显示技术发展也才是近十多年来突飞猛进的，以其为核心的这个3D打印技术才刚刚起步也不足为怪。为什么当年光固化从SLA激光扫描开始？因为当时最好的光源只有激光，强度高，聚焦细，还能被振镜控制扫描。同时SLA技术依赖大范围投入的高端工业激光技术。一旦激光技术成熟了，我们得到了光驱技术，激光测距技术，激光切割和雕刻，还有激光（纸张）打印机，激光笔演示，当然还有我们讨论的激光SLA打印。所以说激光成熟和大众化，给我们带来了不同行业的突破性发展。不过这个突破在20年前就发生了。激光SLA发展十多年年后才有DLP投影技术，因此目前光固化打印的很多突破都在DLP的3D打印上。DLP技术突出特点，一个是连续曝光，一个是面成型。这里包括carbon3D的连续固化CLIP技术，速度达到百倍。 CLIP必须采用连续曝光，只有DLP能做到，所以这是很重要的前提条件。同时DLP的面成型促成了很多有特色的机器，例如很多珠宝级的机器只能用DLP的原理，才能达到100微米以下的精度。SLA固有光源亮斑太大，或者小亮斑扫描时间太长，不适合超高精度打印，同时这点也制约SLS技术（都要激光嘛）；那FDM之类的精度就更加无能为力。反过来，DLP限制了大尺寸打印的可能性。为什么呢？因为几乎所有DLP都是用德州仪器的DMD芯片。只要德州仪器不愿意（或者不争气），那么我们的DLP光源就一直停留在1280分辨率左右。于是很多DLP机器就犯了那个不可逃避的毛病：要么打印大而粗糙，要么小而精细，总是鱼和熊掌不能兼得。因为x轴上那区区1000个像素，拉大了就颗粒粗，精细了就范围小；y轴同理。z轴不讨论，放10微米的精度都没问题。所以说DLP就卡在德州仪器的尿性上。当然在德州仪器99%的垄断之外，我们还有其他DLP选手，我所知道的有国内的闻亭泰。希望能成为一匹黑马，至少打破垄断。LCD固化技术稍晚于DLP技术。因为大家知道我们大众的显示技术包括面板和投影两大类，都是十多年前发展的。DLP恰好偷了个空，能够承受和处理405nm的光波，于是有了3d打印的DLP技术。同理，少数LCD面板也偷了个空，能忍受405nm紫外，于是有了LCDmasking这个技术。本人没偷这个空，只是把这个窗口放大了，让400-600nm所有的光信号都来实现光固化3D打印。不管是否是405nm还是可见光，LCD技术终究会打破DLP的那个魔咒（大而粗/小而精）因为现在已经有很多价格便宜量又足的LCD机器直接采用2K屏幕的。这里不得不提到LCD技术的一个硬伤：光效率没有DLP高。但凡通过加大405nm灯的亮度来达到更多光通量，或者普通光通量的可见光LCD配合高敏感树脂，得到的固化速度不能和DLP的成型速度相比的。有个实际参考值，同样100微米厚固化，DLP是零点几秒到几秒，405nm紫外LCD或者可见光LCD需要十几秒到几十秒来固化。这里引出一个新的解决方案，用DLP以外的投影加上可见光技术达到一秒以内的高速度，投影可以同时达到高速度，大尺寸，高精度，还有低成本。简直完美，但目前还没有商业化。综上所述，SLA赛跑起步较早，但发展受核心器件和专利制约。DLP起步较晚，但越来越体现出其强大优势，唯一的问题是这架马车只有德州仪器一人驾驭。LCD起步更晚，只是萌芽，还触及不到主流设备的门槛，相关技术成熟度高，未来将奋起直追。当然，光固化技术，核心问题光源之外，还有软件，自动化，应用和工业很多配套问题。另一个核心问题，光固化树脂，也是一个核心技术。本文仅代表作者观点，不代表百度立场。系作者授权百家号发表，未经许可不得转载。IT界大神百家号最近更新：简介:分享科技动态，传递科技资讯。作者最新文章相关文章后使用快捷导航没有帐号？
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光固化3D打印机，基于LCD技术
2016年11月09日，经过两个多月的设计改造、验证，智高一款光固化3D打印机基于LCD光源技术的SLA桌面级光固化3D打印机在电商上全新推出，上市不久就成为了各个领域客户关注的焦点。
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据了解，目前市面上主流的桌面级光固化3D打印机都是采用激光SLA点光源或者DLP面光源，基于LCD光源的光固化3D打印机非常少见，主要是LCD面板在使用过程中寿命非常短，甚至被UV光照射几个小时就会报废。国内上海普利生拥有LCD光源技术的工业级设备，但是桌面级的LCD设备还是非常稀有。之前曾了解有团队从事这方面设备的开发，但是后来团队解散，所以没有能够看到这款设备。
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使用过FORM1的用户都有深深的感触，打印成功的概率非常低，而且打印速度很慢，尤其在打印大尺寸模型的时候。如果你想要一个打印速度快、打印精度高、打印成功率高的光固化桌面级3D打印机 ，智高光固化3D打印机或许是你不错的选择。根据官方给出的报价，这款机器价格仅为1499元人民币，比目前主流的光固化3D打印机售价都要低很多。尤其Carbon3D M1一年的租金都要4万美金。
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按照工业中的计算方法，打印速度应该是单位时间内能够打印出固体的体积。目前的FDM 3D打印机和SLA 3D打印机，在打印的时候都是从点到线，再从线到面打印，打印一面的时间比较长。而DLP和LCD技术则是面打印，一次成型一个面，打印速度比较快。
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如果光固化的材料可以做到性能更好，无毒无害，价格更便宜，那么我想所有DIY 爱好者的家中都可以配备一台。
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这东西 直接用光照就能生成所需要的东西吗？？
在哪里买啊？看起来还不错。。
这个玩意真的还不错的哈
这东西 直接用光照就能生成所需要的东西吗？？
是的，这个DLP的是用数字光源成型技术，价格也不贵，不含投影仪才1500左右。
在哪里买啊？看起来还不错。。
某宝，你可以搜索DLP光固化3D打印机看下
是的，这个DLP的是用数字光源成型技术，价格也不贵，不含投影仪才1500左右。
这么高级？？貌似不能打印大家伙吧
这么高级？？貌似不能打印大家伙吧
打印尺寸是100*100*180的
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Powered by光固化LCD-3D打印机原理解析 （致敬开放此发明的发明者）
作者声明：本来想申请专利了，实在忙不过来。捂着不去生产也是浪费。干脆让大家共享吧。在这之前申请的与这相关的专利不受这个公开的影响。但是在这个公开以后申请的专利，就不会得到专利局授权了。
命名：《LCD 3D Printer 》
命名说明：这次发明的3D打印机是一种利用光固化树脂成型技术的3D打印机。既不是DLP投影仪成像也不是激光成型。而是全新的理念“LCD选择性区域透光原理”3D打印机。所以叫&LCD 3DPrinter
原理图简介如下：
图片说明：1光源，2聚焦透镜，3菲涅尔透镜，4偏振膜，5液晶屏，6偏振膜，7储液槽底膜，8光固化树脂，9固化成型件托板。
工作原理：光源透过聚光镜，使光源分布均匀。菲涅尔镜使光线垂直照射到液晶屏。液晶屏两面分别由偏振膜，偏振膜是液晶显示的成像基础。任何液晶屏自身都有偏振膜。液晶屏的成像显示就是透明显示的，图像会透过液晶屏照射在光固化树脂上。液晶屏像素精度一般在0.1mm。例如
托板与底膜之间很薄的树脂液体在液晶屏透光照射下发生固化。托板将固化部分提起，让液体补充进来，托板再次下降，托板与底膜之间的薄层再次曝光。
后续，逐步补充详细内容。
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&补充:专利申请草稿:（已经放弃专利申请，就把专利申请书草稿公开，让读者看的更明白）
LCD液晶屏选择性透光成像原理3D打印机成像系统
本发明申请一种快速成型工艺,独特的选择了LCD液晶成像，选择性透光，使液态光敏固化树脂固化成型的设备。
3D打印是新型快速成型制造技术。它通过多层叠加生长原理制造产品。它能克服传统机械加工无法实现的特殊结构障碍。可以实现任意复杂结构部件的简单化生产。现有的3D打印技术分为，热熔塑胶基础技术FDM。激光烧结成型技术。光固化液态树脂选择区域固化成型技术。本发明是属于光固化液态树脂选择区域固化成型技术。现有的光固化打印机分类为：1.激光绘图成像紫外频谱光固化技术，2.投影仪图像化照射成型技术，3.激光扫描成像光固化技术。
本发明的特点：
1利用液晶屏LCD成像原理，在微型计算机及显示屏驱动电路的驱动下，由计算机程序提供图像信号。在液晶屏幕上出现选择性的透明区域。2在紫外光源的照射下，液晶屏幕的图像透明区域对紫外光阻隔减小，在没有图像显示的区域，紫外光线被阻挡。透过液晶屏的紫外光线构成紫外光图像区域。3.在液晶屏幕的表面安放光固化液态树脂承载槽草地为透明薄膜，紫外光线经过透明薄膜照射到液态光固化树脂，使被紫外光照射的树脂产生固化反映，被照射到的液态树脂成为固态。液晶屏幕不透光的部分遮挡了紫外光线。被遮挡部分的液态光固化树脂没有被紫外光线照射到，没有被照射到的部分树脂仍然保持液态。经过固化的树脂就是我们3D打印机制造的产品成型部分。4.液晶显示屏的显示精度高。例如分辨率为1280 X 768 像素， &12英寸显示屏点阵精度达到0.16X0.16mm。也就是说透过液晶显示屏成像的产品成型的尺寸精度可以达到0.16mm。5.液晶屏成像直接接触性成型，图形变形率低，生产的产品精度高。而现有的投影仪的光线经过多次成像透镜之后图形就会发生光学变形，虽然变形很微小，但是制造精度是无法保证的。它所生产的产品不能达到工业级精度。
6.本发明的机器产品成型尺寸大，是任何现有光固化树脂成型技术都无法比拟的。无论是激光还是投影或者是扫描都有光路分配需要很大的设备尺寸来满足光路配置，而本发明的光路最短，机器尺寸最小。而相同尺寸机器我们的加工尺寸是其它机器加工零件尺寸的数倍。
7.节能省电，常用的投影仪，包括DLP投影仪和液晶成像投影仪都需要大功率照明灯作光源，在对光固化树脂固化的时候，适合于光固化树脂波长的光线含量很低，要付出很大的浪费才能使树脂固化产生很小的反应。本发明采用准确选择性的375—405NM的LED光源，只用投影仪1%&#8212;10%的功耗就能满足光固化树脂干光固化的条件。&
1.&&&液晶显示屏成像固化系统的安装顺序是从下向上排列。1是LED光源。2是聚光透镜。3是菲涅耳透镜。4粘贴在液晶显示屏下面的偏振膜。5水平放置的液晶显示屏。6粘贴在液晶显示屏上面的偏振膜。7透明薄膜构建的储液槽底。8液态光固化树脂。9可上下移动的零件托板。
2.&&&&紫外线光源采用半导体LED光源，或者辅助增加高压钠灯来提高光强度，缩短曝光固化时间。
3.&&&&液晶显示屏上放的储液槽，底部是透明薄膜结构。要比较松弛。不要过于绷紧,有利于固化后脱膜。
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&此项技术由助手 王智鸣协助完成。在王智鸣的建议下作一次技术开源尝试。
以上文字转载自网上，作为一个在3D打印行业从业多年的老兵，小蚂蚁团队（旗下赤兔品牌）看到此文章，由衷钦佩作者的开放心态和对技术的孜孜追求，再次感谢作者的无私奉献。国内外利用此原理开发的相关LCD 3D打印机，正不断涌现，希望行业越做越好。