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3 3D 打印中需要注意的問題

   DLP 型3D 打印系統(tǒng)除了上述的結構特征外,在應用時有幾個問題需要特別注意,這也是3D 打印系統(tǒng)和用于顯示的DLP 投影系統(tǒng)的區(qū)別所在.

3. 1 適用波長

   DLP 技術應用在3D 打印方面時,由于光敏材料中光引發(fā)劑對較高能量的光有更高的感光響應率,所用光源多為波長較短的藍紫光或非可見光波段的紫外光,而一般用于顯示的DLP 系統(tǒng)多用可見光作為光源,波長范圍相差較大,這時必須考慮DMD 芯片的相關光學特性產(chǎn)生的影響. 其中,DMD芯片的光電單元微反射鏡對不同光波長的反射率以及衍射效率會對系統(tǒng)的光能利用率產(chǎn)生影響. 過低的光能利用率會導致系統(tǒng)損耗過大,無法達到投影目的甚至可能導致器件的損壞. 因此,DMD 芯片在不同光波段的反射率即DMD 窗口會作為首要考慮的問題.

   為了擴展DLP 技術在其他領域的應用,使用不同的材料制作DMD 反射鏡,實現(xiàn)不同的DMD 窗口. 具體材料為Corning 7056 和Corning Eagle XG2種. DMD 窗口分為3 種不同波長,分別對應紫外光波段(320 ~400 nm)、可見光波段(400 ~700 nm)和近紅外波段(700 ~2 500 nm). 每種類型的DMD 窗口都鍍有不同的光學薄膜來增加光能利用率. 例如,紫外波段的DMD 鍍有專門加強紫外光利用率的薄膜.

   在TI 公司給出的DMD 芯片手冊中可以查到不同類型的DMD 窗口傳輸曲線. 分別給出了適用于可見光、紫外光和近紅外波段的DMD 芯片在不同入射角下對不同光波長的能量利用率. 如圖7所示.

   DMD 窗口在可見光波段針對420 ~ 700 nm 的光波長進行鍍膜優(yōu)化以提升傳輸效率,優(yōu)化后的曲線如圖8 所示. 而對紫外波段則針對355 ~ 400nm 的光波長進行優(yōu)化,優(yōu)化后如圖9 中所示.

   在3D 打印應用中,DLP 技術所用的典型波長為355 nm 和405 nm,主要被光源所決定,前者為倍頻紫外激光器的輸出波長,后者為紫外LED 的發(fā)光中心波長. 通過圖9 可知,為了保證系統(tǒng)對光能有較高利用率,應使用針對紫外波段優(yōu)化后的DMD芯片作為系統(tǒng)核心. 若使用可見光波段DMD 芯片則會增大系統(tǒng)損耗,若光源波長為355 nm,如圖7所示,僅有70%的利用率會極大浪費系統(tǒng)能源. 對于光源為405 nm 波段的系統(tǒng),使用可見光波段的DMD 芯片有95% 的能量傳輸效率,依然維持在較高水平,即說明使用可見光波段DMD 芯片配合405nm 的LED 光源制作DLP 型3D 打印系統(tǒng)在一定程度可行。

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