3? 2 投影幅面光照度均勻性
在光固化成型技術(shù)中,光照時間以及光功率是影響光敏樹脂成型后性能的關(guān)鍵參數(shù). 要求DLP 型光固化3D 打印機在投影幅面上具有合適的光照度以及較高的光照均勻度. 為了實現(xiàn)投影幅面的要求,首先要保證DMD 芯片接收到均勻光源的照射,在進入DMD 前,光源光線要保證足夠的均勻性. 其次,要求投影系統(tǒng)保證出射后幅面照度均勻.
為了測試DLP 投影系統(tǒng)的幅面光照度均勻度,對TI 公司的一款DLP 投影套件進行幅面平均值照度測試,分別在投影幅面上選取9 個參考點,使用照度計對各點照度進行測量對比. 經(jīng)多次測量后,計算各點照度均值與總照度均值差的絕對值占總均值的百分比,以此得出圖10.
由圖11 可知,各測試點均存在一定偏差. 與平均值最大偏差接近20%,而各測試點之間偏差最高可達30% . 若以這種狀態(tài)進行光固化成型,由于零件各處光照強度的不同,樹脂的固化程度會產(chǎn)生差異,進而導(dǎo)致無法成型或開裂損壞等情況. 目前，DLP 型3D 打印機主要用于制作小型精密件,很少涉及大幅面打印,光照強度的不均勻性得到一定的控制,而且依靠其充足的光照強度,可以保證光敏樹脂充分固化. 樹脂自身固化后具有較高強度,一定程度可以抵消光照不均勻?qū)α慵a(chǎn)生的影響.
3? 3 成型精度
DLP 型3D 打印機的成型精度主要由微反射鏡在投影幅面上對應(yīng)的幅面像素點尺寸以及光敏樹脂自身強度性能所決定. 根據(jù)之前光機投影系統(tǒng)部分的介紹,投影幅面上像素點尺寸由投影成像光學(xué)系統(tǒng)放大率和DMD 芯片微鏡尺寸共同決定. 同時,隨著光學(xué)系統(tǒng)放大率的大,DMD 芯片反射鏡的偏轉(zhuǎn)角度和反射鏡的尺寸會最終限制投影面的放大率.
DMD 芯片在設(shè)計時,要求微鏡片實現(xiàn)+ 12°和-12°的偏轉(zhuǎn)來對光線進行偏折反射. 然而在實際控制中,鏡片偏轉(zhuǎn)角度具有± 1°的誤差,使得DMD像素單元在投影幅面成像時,光斑會出現(xiàn)±2°的偏移,實際光斑尺寸比理想光斑尺寸更大,而有效光斑尺寸會變小,如圖12 所示. 光斑尺寸具體的改變量由投影成像系統(tǒng)F 數(shù)和放大倍數(shù)決定.
隨著系統(tǒng)放大倍數(shù)的逐漸增大,有效光斑的尺寸會逐漸減小,當(dāng)?shù)竭_一定值時,光斑的偏移距離與光斑自身尺寸相當(dāng),此時有效光斑會消失.在TI 的文檔中,給出了光源波長為400 nm,在F 數(shù)為1 的光學(xué)系統(tǒng)下,不同放大倍數(shù)下有效光斑尺寸和實際光斑尺寸的變化曲線.
由圖13 可以看出,當(dāng)放大倍數(shù)達到13 時,有效光斑尺寸將減小至0. 由于放大倍數(shù)極限值的確定,DLP 型3D 打印機的實際成型幅面也將被限制. 唯一可以增大單機打印幅面的辦法就是使用更大尺寸的DMD 芯片。
未完待續(xù)；
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