获得分辨率_变分辨率宽幅面光固化3D打印,
作者?陳銳光,連芩?
光固化3D打印以實現高分辨率著稱,使用面曝光方式的設備還具有成型速度快的優點。但傳統的面曝光設備存在著實現寬幅面和高分辨率的矛盾,由于鏡頭像素的限制,在提高其中一項性能的時候,會犧牲另一項。因此,傳統的設備都存在打印幅面小的缺點。當需要打印尺寸比打印幅面大的零件時,通常會使用多區域曝光,拼接打印的辦法。伊利諾伊大學芝加哥分校機械與工業工程系在這種辦法的基礎上進行改良,開發了一種變分辨率的光固化3D打印設備,兩者打印方法對比如圖1。
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圖1(a)傳統多區域曝光
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圖1(b)變分辨率多區域曝光
此種方法針對CAD模型各尺寸特性進行分析,在尺寸較小的區域使用高分辨率,在尺寸較大的區域降低分辨率,增加打印面積。使用這種方法,通常能獲得更高的精度和更快的速度。
?圖2 設備原理圖
該設備與傳統底部曝光設備結構大體相似,不同的地方在于增加了一個Z-2軸來控制鏡頭位置以獲得所需的分辨率。
?圖4 分析算法示例(a)STL模型;(b)分層圖像;(c)分層圖像框選部分; (d)宏觀圖像;(e)微觀圖像
該設備分析算法的過程是先為分層圖像的每一行上打印區域與非打印區域交界處標點,然后將各點間的距離與當前設置的分辨率對比,若大于該分辨率則保留此特征,否則不保留。對整層圖像分析完后,得到當前分辨率可以滿足的圖像,通過原圖減去該圖,又得到需要提高分辨率才能滿足的另一部分特征的圖像。
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圖5 框架測試案例 (a)STL模型 (b)打印零件 (c)微觀圖像
圖6傾斜三角形表面 (a)STL模型 (b)打印零件 (c)微觀圖像
打印結果顯示,無論是單層多分辨率模型,還是分辨率逐層連續變化模型,都取得不錯的效果。參考文獻:Pan Y , Dagli C . Dynamic Resolution Control in a Laser Projection based Stereolithography System[J]. Rapid Prototyping Journal, 2017, 23(1):190-200.供稿人:陳銳光,連芩?供稿單位:機械制造系統工程國家重點實驗室
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總結
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