【詳細解説】LCD技術光硬化型3Dプリンター

この投稿は Little Soft Bear によって 2017-6-30 15:53 に最後に編集されました。

30年以上前、3Dプリントが導入されたとき、それは光硬化技術であるSLA（レーザースキャン）ステレオリソグラフィー技術から始まりました。したがって、光硬化は 3D プリント技術のリーダーです。その後、誰もが知っているreprapのオープンソース技術により、FDMの溶融押し出し技術が一般に普及し、SLSの焼結技術、特に金属焼結により、3Dプリントはハイエンドアプリケーションへと移行しました。光硬化自体も急速に発展しています。

光硬化の主流技術である第 1 世代 SLA では、光源として紫外線レーザー (355nm または 405nm) を使用し、ガルバノメーターシステムでレーザースポットのスキャンを制御します。液体樹脂は通過する場所に応じて選択的に硬化します。第 2 世代の DLP 紫外線デジタル投影技術は、405nm 光源と Texas Instruments のデジタルマイクロミラー技術を使用して、表面光源を液体樹脂に選択的に投影し、固化させます。その中で、DLP テクノロジには、100 倍の速度を誇る有名な CLIP 連続印刷テクノロジが含まれています。すべての光硬化技術には、Z 軸方向に 2 つの方式があります。デスクトップ型の場合、光源は下部にあり、成形品はウィンドウと離型フィルムを通して上方に引き上げられます。大型の産業用タイプの場合、光源は上部にあり、成形品は液面の下に沈み、液面に離型フィルムは必要ありません。

2. LCD技術の光硬化の詳細な説明<br /> SLAレーザースキャンやDLPデジタル投影に加え、光源としてLCDを使用する光硬化技術にも新しい技術が登場しました。 LCD 印刷技術の最も単純な理解は、DLP 技術の光源が LCD に置き換えられるということです。光硬化技術の特徴を見てみましょう。レーザースキャン用のSLAからデジタル投影用のDLP、最新のLCD印刷技術まで、各光硬化技術の核心は光源の問題に対するソリューションです。
実は LCD 技術には 2 種類あり、それぞれ異なるということをお伝えするのは非常に興味深いことです。境界線は光源の波長であり、1つは405nmの紫外線、もう1つは400〜600nmの可視光です。 LCDマスク光硬化：405nmの紫外線（DLPと同じ）とLCDパネルを選択的な光透過技術として使用する技術は、LCDマスキング技術（LCDマスキング）と呼ばれ、業界ではデジタル光処理（mDLP）、液晶DLP技術、UVマスク硬化など、さまざまな名前で呼ばれています。

LCDマスク技術は2013年から開発されています。ご興味がおありの方は、普通のパソコンの液晶モニターからバックライトパネルを取り外し、405個のLEDランプビーズをバックライトとして追加し、UV樹脂の印刷を試みた最初期のメーカーを検索してみてください。 Z 軸のソリューションは、スライダー、リードスクリュー、ステッピングモーターだけです。モータードライバーボードでは、シングルチップマイクロコンピューターまたは FDM 用の最も一般的な RAMPS ボードソリューションを使用できます。 LCD のドライバーは、実際にはすべてのモニターのドライバーと同じです。VGA または HDMI は LCD ドライバーボードに接続され、次に LCD パネルに接続されます。バックライトには 405nm の電球または LED アレイが使用され、フィルムレンズを使用して光が均等に分散されます。
最初の商用 LCD マスク 3D プリンターは、2014 年に比較的成功したキックスタータークラウドファンディングプロジェクトである ibox nano にまで遡ります。
最小の 3D プリンター、初の最も静かなプリンターなど。このマシンには優れた利点があり、以前の DLP よりも優れています。欠点は、印刷サイズが小さすぎて、3インチの画面しかないことです。 2 つ目は、LCD 画面の解像度が比較的低いため、印刷精度が低く、面内精度が 200 ミクロンです。

これも Kickstarter プロジェクトです。もちろん、ハイライトは ibox nano が強調したものと同じです。安価ですが、優れた技術を備えています。高精度の表面形成のための光硬化です。技術も非常に成熟しており、パラメータ、特に速度は非常に印象的です。もちろん、他のデスクトップレベルの光硬化プリンターと同様に、このプリンターはトップダウン型で、樹脂タンクの下に LCD パネルがあり、その下に 405 バックライトがあります。

現在、国内のいくつかの企業がほぼ同時に5.5インチ2KスクリーンLCDマスキング原理プリンターを発売しています。最大の特徴は、すべて5.5インチシャープ2560*1440解像度スクリーンを使用していることです。このスクリーンは安価で高解像度であり、最も重要なのは、405nmの近紫外線によるダメージに最大数百時間耐えられるという点だと言われています。プリンターはおそらくこのように見えます。利点は明らかです。樹脂は安価で、機械は高価ではなく、精度は第 1 世代の SLA よりもはるかに高く、設備のサイズは小さく、仕上がりも比較的良好です。オープンソースの Raspberry Pi ハードウェアとソフトウェアのおかげで、オフライン印刷やワイヤレス制御印刷の両方が可能になります。
マシンコードまたはメーカーには、wanhao、KLD1260、YLD01、STEK、zhiyao、Nova、Easy3D などがあります。もちろん、他にもさまざまなソリューションがあります。これは主に、光透過マスクとしてさまざまなスクリーンを使用することによって決まります。一般的に、405LED ライトは LCD の下のバックライトとして使用されます。こちらでご自身で検索してください。
上記に挙げたプリンターの例は数多くありますが、長所と短所は次のとおりです。

アドバンテージ：
高精度。 100 ミクロンの平面精度を簡単に達成できます。これは、第 1 世代の SLA テクノロジよりも優れており、現在のデスクトップ DLP テクノロジに匹敵します。
値段は安いです。主に前世代の技術である SLA や DLP と比較すると、コストパフォーマンスが非常に優れています。
シンプルな構造。レーザーガルバノメータや投影モジュールがないため、構造がシンプルで組み立てやメンテナンスが容易です。
樹脂ユニバーサル。 405nm バックライトが使用されるため、すべての DLP 樹脂またはほとんどの光硬化性樹脂は理論的には互換性があります。一部の SLA 専用樹脂は互換性があまりなく、主に露出不足を恐れる可能性があるため、注意してください。
速度を犠牲にすることなく、複数の部品を同時に印刷します。これはDLP技術と同じで、面形成光源です。
欠点:
LCD の選択肢は非常に限られています。この重要な技術コンポーネントである LCD は、405 光の選択透過率が良好である必要があり、数十ワットの 405LED ランプビーズによる数時間の高強度ベーキング、および放熱と耐熱性のテストに耐えることができなければなりません。したがって、すべての LCD 画面が使用できるわけではありません。上記のソリューションにより、LCD 選択という重要な問題が解決されました。同時に、ユーザーは、焼けた LCD 画面の仮想的な交換に精神的に備えることが推奨されます。この液晶画面は消耗品です。

LCD 印刷は使用中に劣化します。
印刷サイズが比較的小さい:これは実際には何も問題ではありません。これはデスクトップマシンであり、DLP マシンやデスクトップレーザー SLA マシンとほぼ同じです。最後の点は、利点と欠点の両方です。これらのテクノロジはオープンソースであり、技術的な障壁が低く、コピーが容易です。適切なスクリーンが見つかれば、誰でもこのようなマシンを共有したり、DIY したりできます。

可視光硬化：もう 1 つは可視光硬化（VLC と略記）で、光硬化はすべて紫外線を使用する必要があるという従来の条件を完全に放棄します。通常の光（可視光、405nm ～ 600nm）を使用して樹脂を硬化させ、印刷を実現できます。原理的な違いは、光源が再度アップグレードされ、改造やバックライトの変更なしに通常の LCD ディスプレイパネルを直接光源として使用することです。もちろん、可視光硬化は LCD 画面に限定されず、あらゆるディスプレイ (プラズマ、CRT、リアプロジェクション、LED アレイ、OLED) やあらゆるプロジェクション (DLP、3LCD、シンプル LCD、LCoS)、その他のあらゆるディスプレイ技術 (レーザースキャンイメージング、ファイバーアレイなど) に拡張できます。

これと上記の LCDMasking の間には 2 つの技術的な違いがあります。
1.通常のLCD画面を使用するため、バックライトを変更する必要はありません。
2.プロジェクターやその他のディスプレイデバイスを光源として使用して、携帯電話またはタブレットの画面上の最初のポイント、つまり2番目のポイントを拡大することができます。プロジェクターを使用する場合、DLPテクノロジーに似ていますが、Texas InstrumentsのDLPチップは使用されません。

Olo は、携帯電話の画面を光硬化に利用する初の消費者向けプリンターであり、クラウドファンディング Web サイト Kickstarter におけるスマートハードウェアの注目プロジェクトです。 OLO は、光源に対する VLC テクノロジのさまざまな要件を適切に反映しているため、一般的なスマートフォンの大画面をプリンターの光源にすることができます。もう 1 つの利点は、携帯電話に独自のマザーボードハードウェアと印刷ソフトウェアが統合されているため、プリンターにこれらをインストールする必要がないことです。簡単に言えば、この光硬化プリンターの高価な半分（制御マザーボード、光源、ソフトウェア）はすでに携帯電話に搭載されており、安価な半分（Z 軸プラットフォーム、樹脂タンク、ライトシールド）はブラックボックスに搭載されています。このVRボックスはGoogleの段ボール箱に似ているといつも感じます！

OLO プリンターがユーザーにとって重要な理由は、3D プリンターが大量消費され、スマートハードウェアになったことにあります。 VLC 樹脂をベースにした 3D プリンターは今後ますます増えていくと予想されます。その中核となる機能は、タブレットスクリーン、家庭用プロジェクター、携帯電話やコンピューターのプロジェクターなど、さまざまな消費者向け人気ディスプレイデバイスを活用することです。そのため、タブレットをプリンターに変えるプロジェクトが海外でクラウドファンディングされているのも不思議ではありません。

最後に、Pandora を紹介します。世界的に、可視光技術を採用しているメーカーの中では、Photocentric が第 1 位、Pandora が第 2 位、そして OLO が現在第 3 位となっています。パンドラは現在、量産モデルを保有しています。最新型は、幅約200、画素数約2,000、精度100ミクロンを実現したコストパフォーマンスに優れた10インチスクリーン機です。現在、当社はメーカー向けに完全な機械ソリューションと DIY キットソリューションを提供しています。

3. LCD光硬化型3Dプリンターの現状と展望<br /> 3D プリンティング技術では、10 年以上にわたって開発されてきた成熟した FDM 技術や、中高級アプリケーションで明らかな利点を持つ SLA および DLP 技術と比較すると、LCD 技術はまだ始まったばかりです。最初の DIY デバイスが 2013 年に登場し、最初の商用製品が 2014 年に登場したことを数えると、まだ数年しか経っていないため、他のテクノロジーほど成熟しておらず、デバイスの種類は指で数えられるほどです。 LCD ディスプレイ技術が過去 10 年ほどで飛躍的に発展してきたことを考慮すると、それに基づく 3D 印刷技術がまだ始まったばかりであることは驚くべきことではありません。

なぜステレオリソグラフィーは SLA レーザースキャンから始まったのでしょうか?当時の最良の光源はレーザーであり、レーザーは強度が高く、焦点が細かく、ガルバノメーターで制御およびスキャンすることができたからです。同時に、SLA テクノロジーは、ハイエンドの産業用レーザーテクノロジーへの大規模な投資に依存しています。レーザー技術が成熟すると、光学ドライブ、レーザー距離計、レーザー切断と彫刻、レーザー（紙）プリンター、レーザーポインターのデモンストレーション、そしてもちろん、先ほど説明したレーザー SLA 印刷が登場しました。したがって、レーザーの成熟と普及は、さまざまな業界で画期的な発展をもたらしました。しかし、この画期的な出来事は20年前に起こりました。
DLP 投影技術は、レーザー SLA の開発から 10 年以上経過するまで利用できませんでした。そのため、現在の光硬化印刷における多くのブレークスルーは、DLP 3D 印刷にあります。 DLP 技術の優れた特徴は、連続露光と表面形成です。これには、100 倍高速な carbon3D の連続硬化 CLIP テクノロジーが含まれます。 CLIP は DLP だけが実行できる連続露光を使用する必要があるため、これは非常に重要な前提条件です。同時に、DLP 表面形成は多くのユニークな機械の開発につながりました。たとえば、多くのジュエリーグレードの機械は、DLP 原理を使用して 100 ミクロン未満の精度しか達成できません。 SLA光源の固有の輝点が大きすぎるか、小さな輝点のスキャン時間が長すぎるため、超高精度印刷には適していません。同時に、これはSLS技術にも制限をもたらします（レーザーが必要）。

そうすると、FDM などの精度はさらに私たちの制御を超えてしまいます。一方、DLP では、大判印刷の可能性が制限されます。なぜ？ほぼすべての DLP は Texas Instruments の DMD チップを使用しているためです。 Texas Instruments が不本意な限り (または約束を果たさない限り)、当社の DLP 光源の解像度は 1280 程度のままです。その結果、多くの DLP マシンは、プリントが大きくて粗くなるか、小さくて細かくなるかという避けられない問題に悩まされ、両方の問題を同時に解決することはできません。 x 軸には 1000 ピクセルしかないため、拡大すると粒子が粗くなり、細かくすると範囲が狭くなります。y 軸についても同様です。 Z軸については議論する必要はなく、10ミクロンの精度を達成することは問題ありません。つまり、DLP は Texas Instruments の性質にとらわれているのです。もちろん、テキサス・インスツルメンツの 99% 独占に加えて、他の DLP プレーヤーも存在します。そのうちの 1 社は中国の Wentingtai です。ダークホースになって少なくとも独占を打ち破りたいと思っています。

LCD 硬化技術は DLP 技術より少し後です。ご存知のとおり、一般的なディスプレイ技術にはパネルとプロジェクションの 2 つのカテゴリがあり、どちらも 10 年以上前に開発されました。 DLP はこれを利用し、405nm の光波に耐えて処理できるようになり、3D プリント用の DLP テクノロジが誕生しました。同様に、いくつかの LCD パネルは抜け穴を見つけ、405nm の紫外線に耐えられるようになったため、LCD マスキング技術が開発されました。私はこのスペースを奪ったわけではなく、光硬化型 3D プリントを実現するために 400 ～ 600 nm のすべての光信号を許可するためにこのウィンドウを拡大しただけです。 405nmであろうと可視光であろうと、LCD技術は最終的にDLPの呪い（大きくて粗い/小さくて細かい）を打ち破るでしょう。なぜなら、2Kスクリーンを直接使用する安価で十分なLCDマシンがすでにたくさんあるからです。

ここで、LCD 技術の欠陥について言及する必要があります。それは、その光効率が DLP ほど高くないことです。しかし、405nmランプの輝度を上げてより多くの光束を得たり、通常の光束を持つ可視光LCDを高感度樹脂と組み合わせて使用したりした場合、得られる硬化速度はDLPの成形速度とは比較になりません。実際の参考値があります。同じ 100 ミクロンの厚さの硬化の場合、DLP では数十分の 1 秒から数秒かかりますが、405nm UV LCD や可視光 LCD では硬化に十数秒から数十秒かかります。 DLP以外の投影と可視光技術を使用して1秒未満の高速を実現する新しいソリューションを紹介します。投影は高速、大画面、高精度、低コストを同時に実現できます。完璧ですが、まだ市販されていません。

要約すると、SLA 競争は早くから始まりましたが、その開発はコアコンポーネントと特許によって制約されていました。 DLP は遅れてスタートしましたが、その強力な利点はますます明らかになっています。唯一の問題は、この牽引役が Texas Instruments だけであることです。 LCD は後から登場し、まだ初期段階にあり、主流デバイスの基準に達していません。関連技術は高度に成熟しており、将来的には追いつくでしょう。もちろん、光硬化技術には、光源という中核的な問題に加えて、ソフトウェア、自動化、応用、産業など、サポートする多くの問題もあります。もう一つの核心課題である光硬化樹脂もコア技術です。

出典: Pandora 公式フォーラム著者: Tang Tian さらに読む:
3Dプリント透明ガラス、SLA技術のバリエーション

【詳細解説】LCD技術光硬化型3Dプリンター

イースグループ深セン支店が新住所に移転し、技術交流会が成功裏に開催されました

PyroGenesis が NexGen プラズマ噴霧粉末の米国特許を取得

プロトラブズ、再編中にドイツの金属3Dプリント工場を閉鎖、生産を米国市場へ移行

ファースンハイテックが新型マシンをリリース：超高温、特殊インテリジェント商用252Pシリーズ3Dプリントインテリジェント製造プラットフォーム

徐々に商品化！バイオプリンティング技術、材料、アプリケーション、主要メーカー

3Dプリントは生産上の重要な問題を解決し、我が国の培養肉産業化は大きな前進を遂げた。

オルガノボの完全子会社サムサラが正式に事業を開始し、肝細胞の3Dプリントに注力する。

世界初の3Dプリント衛星が重慶ハイテクフェアでデビュー

チタン合金の積層造形における AES の応用

金属 3D プリントによるコンフォーマル水路金型 - 従来の射出成形金型の限界を打ち破る

推薦する

GE Additive の金属 3D プリント技術が新たな受注を獲得!今回はICDアプライドテクノロジーズ

ポリマー SLS (選択的レーザー焼結) 印刷: レーザーブームの民主化と市場の変化

真実：「金属3Dプリント部品には致命的な欠陥がある可能性がある」という主張は誤解である

低価格の3Dプリント携帯電話アタッチメントが子宮頸がんの診断に役立つ可能性

主要エンジン部品を3Dプリント、西安航空宇宙技術部隊が「神舟文天」を護衛

GKNエアロスペース、ニコンSLMソリューションズにNXG XII 600 3Dプリンター2台を発注

フランスの3DプリントメーカーProdwaysがOqton AIソフトウェアを組み込み、「ワンストップ」プラットフォームを構築

2016年ベルリン・コンシューマー・エレクトロニクス・ショーが開幕、国産3DプリンターブランドHongruiが華々しく登場

アジア市場における積層造形の進化

SUSTechのZhu Qiang氏のチームは、積層造形された高温合金のクリープ挙動の研究において重要な進歩を遂げた。

サンディテクノロジー：3Dプリントのイノベーションがグリーン鋳造業界の新たなエコロジーを推進

玩具業界における3Dプリントの応用

英国の不動産ウェブサイトの最新広告: かわいい3Dプリントの家でヤドカリを住まわせよう

69,800元という低価格で、Zongheng Additiveはコスト効率の高い産業用SLA 3DプリンターSuper Maker SLA300/SLA400をリリースしました。

カウントダウン8日丨2018国際3Dプリンティングカーニバルシリーズ：世界初の3Dプリンター寄贈式