容左超博士: DLP 印刷技術はブルーオーシャンの探索から急速な発展まで

UnionTechは2013年にDLP技術研究開発チームを設立し、2015年に口腔ケア用の最初のDLP製品を発売しました。それ以来、基盤技術の探求にこだわり、DLP研究開発アーキテクチャUDS＆S（UnionTech DLP Structure＆Software）を形成し、ブルーオーシャン市場を積極的に拡大し、口腔修復、歯列矯正、アニメーション、履物、教育、産業、ジュエリー、医療の分野で製品ラインを拡大してきました。2021年までに、DLPシリーズの製品はUnionTechの製品ファミリーの半分になりました。

今回は、Liantai TechnologyのプロダクトマネージャーであるRong Zuochao博士を特別に招き、DLP印刷技術の原理と開発状況についてお話しいただき、開発の方向性を分析していただきました。これは見逃せない素晴らしい記事です！

浙江大学で機械製造と自動化の博士号を取得したLiantai Technologyのプロダクトマネージャー、Rong Zuochaoは、勉強が好きで科学を愛し、頭の回転が速く、話すのが速く、情報量が多い。

DLP印刷技術の原理

1981年、名古屋工業技術研究所の児玉秀夫氏は、光硬化性ポリマーを使用して立体モデルを3Dプリントする方法を発明しました。 1987 年、テキサスインスツルメンツ (TI) のラリーホーンベックが DLP (デジタルライトプロセッシング) テクノロジを開発しました。

デジタル光処理（DLP）は、SLA技術の10年以上後に登場しました。業界では第2世代の光硬化技術としても認識されており、20年以上の開発の歴史があります。 DLP テクノロジーは、プロジェクターを使用して感光性ポリマー液を層ごとに固めて 3D プリントされたオブジェクトを作成するラピッドプロトタイピングテクノロジーです。この成形技術は、まずスライスソフトウェアを使用してモデルを薄いスライスにカットし、プロジェクターでスライドを再生します。画像の各層は光重合反応を起こし、樹脂層が非常に薄い領域で固化し、部品の薄い層を形成します。次に、成形テーブルが1層ずつ移動し、プロジェクターは次のスライドを再生し続け、次の層の処理を続けます。このサイクルは、印刷が完了するまで続きます。そのため、成形精度が高いだけでなく、印刷速度も非常に高速です。

DLP 3D プリントの動作原理の概略図
DLP印刷技術の応用範囲と現状

ハイエンド印刷技術の 1 つとして、DLP 印刷技術は業界で大きな注目を集めており、継続的に最適化および改善されてきました。産業グレードおよびデスクトップ製品が登場し始めました。そのコア技術であるDMDチップも絶えず更新され、反復されています。最新の研究により、印刷時間は数十倍短縮されました。成形精度と成形速度の優位性があるだけでなく、設備のサイズと価格の面でも大きな優位性があります。顧客基盤の拡大により多くの企業が進出し、DLP 印刷技術の発展への扉が真に開かれました。UnionTech もその 1 つです。

1. DLP印刷材料、百家争鳴、百花繚乱

時間が経つにつれて、SLA 材料の性能はわずかに向上しただけですが、DLP 材料の将来の開発スペースは無限であり、さまざまなアプリケーションシナリオに浸透する傾向があります。需要があるところに市場がある！

エボニック、BASF、コベストロ、DSM、ヘンケル、リクリエイトなど、世界的な材料大手は相次いで積層造形部門や支社を設立し、新しい感光性樹脂材料を開発しており、いずれもDLP分野に照準を合わせている。自社の技術と蓄積された産業資源を頼りに、DLP印刷材料に徐々に焦点を当て、新しい性能を開発し、新しいアプリケーションを生み出しています。従来の材料メーカーの注目が、DLP 印刷技術の開発と応用を大幅に加速させることができると信じる理由があります。

材料分野の幅が広がるにつれて、セラミックの DLP 印刷と金属の DLP 印刷が徐々に人々の目に留まるようになりました。DLP 印刷材料を 4 つの言葉でまとめると、大きな可能性と有望な未来があります。

2. 印刷効果の向上：優れた精度、高効率、優れた詳細

DLP テクノロジーに基づく 3D プリンターは、画像化に数百万から数千万の極小の高精度ピクセルを使用するため、印刷解像度が高くなります。レーザーベースのステレオリソグラフィー装置のピクセルサイズは100μmに近く、DLP技術を使用したプリンターのピクセルサイズは15μmレベルです。私たちの髪の毛の幅は100μmです。

他の3Dプリント方法と比較して
DLP プリンターの印刷解像度ははるかに高く、完成品の表面はより滑らかであるため、全体的な印刷効果はより満足のいくものになります。ローカルサポートを除いて、研磨とその後の処理作業はほとんど必要ありません。ビデオと真実は少なくなります。

3. 3Dプリンティングが量産市場に参入するための重要な条件の1つは「効率」です。

従来の 3D プリンターの作業プロセスは、点から線へ、そして線から面へという流れで、特定の形状や画像を層ごとに構築していきます。 DLP 3D プリンターと比較すると、印刷速度は遅くなります。 DLP 3D プリンターの動作プロセスは、層全体を投影して重合することです。樹脂に光を照射することで、層全体が一度に形成されるため、印刷速度が大幅に向上します。高精度かつ速乾性の新たな 3D プリント材料を継続的に適用することで、DLP 3D プリントの成形速度は新たなレベルに到達しました。現在、UnionTech の歯科専用 DLP プリンターは 40mm/h の速度に達し、25 分以内に歯科模型を簡単に印刷できます。

応用

歯科

ファッショナブルなフィギュア

ジュエリー

精密鋳造

DLP プロジェクターで生成される画像はコントラストが高く、光学システムはよりコンパクトに設計されているため、サイズと重量の点で利点があります。また、反射原理により、DLP プロジェクターはより高い白黒コントラストを実現できます。

DLP分野におけるLiantaiの実績

歯科用大型チェアサイドDLP 3DプリンターS300
アニメ専用の髪の毛測定機「π200」
DLP 3Dプリンティングの今後の発展方向

1. フォーマットの制限を突破する

現在、一部の国ではチップ技術の独占により、DLP 技術の開発が制限されています。市販の DLP プリンターのサイズには明らかな制限があり、フォーマットの問題を早急に解決する必要があります。

分野によってフォーマットに対する要求は異なります。例えば、UnionTech の全自動量産型歯列矯正 3D プリンター D800 は、768×432×30mm のフォーマットを持ち、4*4K 光学機器を使用しており、歯列矯正業界の大判印刷のニーズを満たしています。 UnionTech の歯科専用 DLP 3D プリンター S300 のフォーマットは 249.6×140.4×240mm で、歯科技工所や歯科医院の日常的なニーズを満たします。

今後、チップ産業の発展に伴い、DLP 印刷装置のフォーマットは大型化する傾向にあります。

2. DLPのパワーはまだ十分ではなく、材料メーカーの開発能力が制限されている

現在、市場では、単一の DLP マシンの最大電力は 6 ～ 8 W に達します。設計力が不十分であるという問題は、材料メーカーの開発能力を制限し、DLP 印刷技術の開発にも制約を与えます。

いかにパワーを向上させるかが、私たちの今後の発展の方向性です。

知識の普及

DLP パワーを増やすと、次のような利点があります。

印刷速度が向上し、露光時間が短縮され、印刷が高速化されます。

単位面積あたりの光パワー密度を満たすように印刷フォーマットを大きくします。

高性能材料の開発に対する制約を軽減します。金属材料やセラミック材料など、十分に高い電力条件下でのみ形成できる材料もあります。

3. コア部品の耐用年数とメンテナンスの容易さが徐々に向上

光学エンジンは、DLP プリンターのコアコンポーネントの 1 つです。UnionTech は、光学エンジンの耐用年数を延ばすために努力しています。同時に、UnionTech はコアコンポーネントのメンテナンスに人間化されたサービスを提供し、修理や交換の難易度を軽減しています。 DLP プリンターの剥離フィルムも、技術の発展とともに継続的に最適化されています。耐用年数が継続的に延長されるだけでなく、交換がより便利で簡単になり、使用コストも継続的に削減されます。

4. DLPプリンターの開発は、ハイエンドの産業用グレードとローエンドの消費者用グレードの両極に分かれる傾向がある。

3D プリント技術の発展とさまざまな分野への浸透に伴い、DLP プリンターの開発は、ハイエンドの産業レベルとローエンドの消費者レベルの 2 つの主要領域に分かれています。ハイエンドの産業グレード製品は印刷効率と精度を追求し、消費者グレードの DLP プリンターはコスト効率と操作のしやすさを追求します。産業グレードの DLP プリンターの開発は、新しい製造業が産業の発展において革命的な役割を果たし、従来の製造業の欠点がますます改善されていることを示しています。デスクトップ DLP 3D プリンターの登場により、3D プリンティングが世間の注目を集め、より多くの人々が 3D プリンティング技術を理解し、使用できるようになりました。 3Dプリンティングのさまざまな技術や機器が、さまざまな分野でかけがえのない役割を果たし、社会に大きく貢献していると言えます。

Rong Zuochao博士は、DLP技術に少しでも精通している人なら誰でも、将来の応用に大きな余地があることを知っているが、より完全なエコシステムをどのように確立するかが、エコシステム内のすべての企業にとって常に最も重要で困難な部分であると考えています。これは、元々のDLP関連の上流および下流のパートナーのほとんどがプロジェクター市場の古いプレーヤーであり、新しい産業、自動車、その他のアプリケーション領域に精通していないためです。これらのアプリケーションで大規模で強力なパートナーを育成し、活用することは、UnionTechが上流企業とともに推進する必要がある大きな課題です。同時に、UnionTech は、インテリジェントな前処理、インテリジェントな生産管理、クラウドサービスなどの顧客のニーズを満たすために、SaaS レベルのアプリケーションの分野でも取り組んでいます。

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