可変解像度ワイドフォーマット光硬化3Dプリント

可変解像度ワイドフォーマット光硬化3Dプリント
寄稿者: 陳瑞光、連秦

光硬化型3Dプリントは高解像度で知られており、表面露光を利用した装置は造形速度が速いという利点もあります。しかし、従来の表面露光装置では、ワイドフォーマットと高解像度の実現に矛盾がありました。レンズのピクセルの制限により、一方の性能を向上させると、もう一方の性能が犠牲になります。したがって、従来のデバイスはすべて、印刷フォーマットが小さいという欠点があります。印刷フォーマットよりも大きい部品を印刷する必要がある場合は、通常、マルチエリア露光とスプライシング印刷方式を使用します。

イリノイ大学シカゴ校の機械・産業工学部はこの方法を改良し、可変解像度の光硬化 3D 印刷装置を開発しました。2 つの印刷方法の比較を図 1 に示します。


図 1 (a) 従来のマルチエリア露光 図 1 (b) 可変解像度のマルチエリア露光 この方法では、CAD モデルの寸法特性を分析し、小さな領域では高解像度を使用し、大きな領域では解像度を下げて印刷領域を拡大します。このアプローチを使用すると、通常はより高い精度とより速い速度を実現できます。


図 2 装置の概略図 この装置の構造は、必要な解像度を得るためにレンズの位置を制御する Z-2 軸が追加されていることを除いて、従来の底面露光装置とほぼ同じです。


図 4 分析アルゴリズムの例 (a) STL モデル、(b) レイヤー イメージ、(c) レイヤー イメージの選択部分、(d) マクロ イメージ、(e) マイクロ イメージ デバイス分析アルゴリズムのプロセスは、まずレイヤー イメージの各ライン上の印刷領域と非印刷領域の接合部をマークし、次に各ポイント間の距離を現在設定されている解像度と比較することです。解像度より大きい場合、この機能は保持され、そうでない場合は保持されません。画像の全層を解析した後、現在の解像度で満足できる画像が得られます。この画像を元の画像から減算することで、解像度を上げる必要がある特徴の別の部分の画像が得られます。


図 5 フレームワーク テスト ケース (a) STL モデル (b) 印刷された部品 (c) 顕微鏡画像図 6 傾斜した三角形の表面 (a) STL モデル (b) 印刷された部品 (c) 顕微鏡画像印刷結果は、単層のマルチ解像度モデルと、層ごとに解像度が連続的に変化するモデルの両方が良好な結果を達成したことを示しています。

参考文献:
Pan Y、Dagli C. レーザー投影ベースのステレオリソグラフィーシステムにおける動的解像度制御[J]。ラピッドプロトタイピングジャーナル、2017、23(1):190-200。

寄稿者: 陳瑞光、連秦 寄稿部署: 機械製造システム工学国家重点研究室

バリエーション、解像度、幅、フォーマット

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