基于DLP的3D打印系统设计与实现

材料的快速成型技术，通过层叠堆积来构建技术的目的（即“层压成型法”）。现在市场上主流的打印技术可分文三类：1.FDM；2.SLA；3.SLS.而在这三种中SLA是应用范围最广，技术最成熟，目前研究最深入的打印技术。本文所提到的技术就是在SLA的基础上进行改进，使其打印速度进一步提高。SLA基本原理是利用激光器所发射的紫外激光束照射液槽中充满的液态光敏树脂，使其快速固化。在成型开始时，升降台低于液面，只是横截面的高度。激光束被透镜聚焦，并且根据机器说明沿着液面扫描横截面。扫描区域中的树脂快速凝固，完成一段横截面处理以获得一层塑料片。然后，桌子下层一层厚度的高度，然后固化另一层横截面。这层层构成三维实体的构造。本文采用的技术是利用DLP投影技术，改变其光源，换成能将树脂固化的紫外线，一次性投出一个截面的图形，使得每次成型一个截面，从而大大加快了打印速度。DLP投影技术是一种反射式投影，DMD是在半导体芯片上布置一个由微镜片（精密、微型的反射镜）所组成的矩阵，每一个微镜片控制投影画面中的一个像素。这些微镜片在数字驱动信号的控制下能够迅速改变角度，一旦接收到相应信号，微镜片就会倾斜10°，从而使入射光的反射方向改变。处于投影状态的微镜片被示为“开”并随数字信号而倾斜+10°；如果微镜片处于非投影状态，则被示为“关”，并倾斜-10°。进入半导体的比特流图像编码将指示每个镜片每秒进行上万次的开关操作。 当镜片打开次数多于关闭次数时，将反射出浅灰像素；关闭次数多于打开次数的镜片则反射出深灰像素，由此形成灰度图像，再经过色轮加色后变为彩色图样。

2 系统基本原理介绍

首先，利用软件进行3维物件设计，将完成的文件导入切片软件。切片软件分层预处理后，依次将截面图按照顺序发送给投影仪，投影仪按照接受顺序放映图片，投影照射到极易与UV紫外光发生固化反应的光敏树脂材料上，等待树脂凝固完成固化后，打印平台提高一个预设截面厚度，再打印下一个平面，直至打印完整个三维为止。

3 系统设计

3.1 软件选择

在3D打印开始之前，首先对模型进行切片，分层，并称之为预处理。 处理生成的切片数据有两种方法：1.通过串行通信软件访问数据到主控板。2：通过切片软件直接控制主机。目前DIY程序中的两种方式也很常见。考虑到方便快捷性，本文采用第二种方式，通过查询找到一种方便的软件creationworkshop。其不仅能够完成切片数据的传输，还提供工作平台的控制。其界面如图1。

3.2 电路板选择

要想实现切片软件控制工作平台，选择Mega2560主控板。Mega2560适用于SLA、DLP打印技术，他提供了LCD、SD卡、限位开关以及A4988电机驱动接口，功能全面实用。而且加上固件的开源代码较为全面，比较有利于我们的开发利用。图2为所选电路板图。

3.3 系统框架设計

整个系统包括了两个大部分，第一打印平台，第二光路。打印平台考虑到稳定性与打印树脂槽的深度，最终机构图如图一。光路设计部分，由于本文采用的是自下而上打印，但是考虑到设备的空间大小，最终决定将光源水平摆放，然后利用平面镜反射改变光路方向照射到树脂槽，最终设计图如图3。

4 结语

经过理论设计，材料购买，组装。最终整个系统如图三。经过调试，最终打印平台可以完成z方向的上下移动，整个系统的设计也就完成了。本文主要完成了对基于DLP的3D打印系统的设技。由于其面打印成型的原理，它的打印速度也得到了很大的提高，具有很大的市场前景。

参考文献

[1]余明春. 3D打印机切片软件种类及使用方法[EB/OL]. http：//wenku.baidu.com/link？url=fPz8aPC1b7aAtCg0vmGceSYXgWLd44ZxLlQog0BobOXzWxo1F68z8QE5C3QchyCU8j2MmTBBrABbl Lx02ywTiohb17tKQr2pNZXEp3MvnQK.，2016-03-10/2013-03-12.

[2]百度百科 3D打印 [EB/OL].http：//baike.baidu.com/link？url=LU-xAZ3QPKt4x6AczgYS0UXts3kNFcsgX2xL8yPX169OEQS7O_6pLe1awyA6oa1JiyuvlO1IZWr1zdePX-mSe_.2016-03-10/2013-03-12.

[3]百度百科 DLP [EB/OL].http：//baike.baidu.com/link？url=KUUOVzqpz7jnNh5A-kRmU1w1MvQHVZ5uK5MEjRyKVMhpbPnYeZfWJcRuW9SdIPphLY1_VSn6BqAj_79j9kqxvq

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