3 3D 打印中需要注意的问题

   DLP 型3D 打印系统除了上述的结构特征外,在应用时有几个问题需要特别注意,这也是3D 打印系统和用于显示的DLP 投影系统的区别所在.

3. 1 适用波长

   DLP 技术应用在3D 打印方面时,由于光敏材料中光引发剂对较高能量的光有更高的感光响应率,所用光源多为波长较短的蓝紫光或非可见光波段的紫外光,而一般用于显示的DLP 系统多用可见光作为光源,波长范围相差较大,这时必须考虑DMD 芯片的相关光学特性产生的影响. 其中,DMD芯片的光电单元微反射镜对不同光波长的反射率以及衍射效率会对系统的光能利用率产生影响. 过低的光能利用率会导致系统损耗过大,无法达到投影目的甚至可能导致器件的损坏. 因此,DMD 芯片在不同光波段的反射率即DMD 窗口会作为首要考虑的问题.

   为了扩展DLP 技术在其他领域的应用,使用不同的材料制作DMD 反射镜,实现不同的DMD 窗口. 具体材料为Corning 7056 和Corning Eagle XG2种. DMD 窗口分为3 种不同波长,分别对应紫外光波段(320 ~400 nm)、可见光波段(400 ~700 nm)和近红外波段(700 ~2 500 nm). 每种类型的DMD 窗口都镀有不同的光学薄膜来增加光能利用率. 例如,紫外波段的DMD 镀有专门加强紫外光利用率的薄膜.

   在TI 公司给出的DMD 芯片手册中可以查到不同类型的DMD 窗口传输曲线. 分别给出了适用于可见光、紫外光和近红外波段的DMD 芯片在不同入射角下对不同光波长的能量利用率. 如图7所示.

   DMD 窗口在可见光波段针对420 ~ 700 nm 的光波长进行镀膜优化以提升传输效率,优化后的曲线如图8 所示. 而对紫外波段则针对355 ~ 400nm 的光波长进行优化,优化后如图9 中所示.

   在3D 打印应用中,DLP 技术所用的典型波长为355 nm 和405 nm,主要被光源所决定,前者为倍频紫外激光器的输出波长,后者为紫外LED 的发光中心波长. 通过图9 可知,为了保证系统对光能有较高利用率,应使用针对紫外波段优化后的DMD芯片作为系统核心. 若使用可见光波段DMD 芯片则会增大系统损耗,若光源波长为355 nm,如图7所示,仅有70%的利用率会极大浪费系统能源. 对于光源为405 nm 波段的系统,使用可见光波段的DMD 芯片有95% 的能量传输效率,依然维持在较高水平,即说明使用可见光波段DMD 芯片配合405nm 的LED 光源制作DLP 型3D 打印系统在一定程度可行。

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