在去年,一项横空出世的CLIP技术让3D打印界来了一场大地震。
图中的铁塔仅仅用了不到7分钟便成功打印出来。
这里也许有很多老司机以及知道其中的奥妙,但这里我们还是要简单解释一下Carbon 3D的厉害之处。
这个是Carbon的原图,图上有五个部分组成。但实际上Carbon还是隐藏了一些并没有告诉实情,我们也一一推断解答。
Build Platform:打印平台
UV Curable Resin:紫外光固化树脂
Oxygen Permeable Window:可渗透氧气的窗(这里我们的理解是透氧离型膜)
Dead Zone:死区(氧气参与而不发生固化反应的薄层)
Projector:投影仪(紫外光投影)
这几个是官方文述里提到的几个重要的部分。
实际这几个重要的部分是为了让这四个达到充分条件
三维模型、材料以及对应材料光波段的光线是所有光固化设备必然需要的。
Carbon官方文述加入了氧气,实际上是利用光固化材料一般都具备氧阻性。其实这个在化学界里面已经很常见,在材料配方里面添加一定量的阻聚剂实现。当然阻聚剂也有很多类别跟性能,这里超出我们探讨的范围我们就不一一细说。反正Carbon就是做出了选择,而且我们认为这个是一个非常聪明的选择。
由于可以渗透氧气的半透膜让树脂槽一面的氧气自由流通,所以在树脂槽底部形成一个非常薄的薄层。这个薄层的树脂始终保持流动性,这个才是连续打印的关键。
以下又是官方文述乱入:
玩过上拉式平台的光固化打印机的小伙伴可能会发现,无论是Formlab的闭源设备还是国内外的开源光固化设备,都会存在一个问题——拉拔脱膜的问题。可以看到设备每固化一层,Z轴机构会跟平台一起做一次上升下降的运动。实际上Z轴的拉拔过程让打印时间增加不少,这是传统光固化设备损耗时间的元凶之一。
官方文述又乱入:
另外一个降低速度的元凶的是材料的敏感性不足导致材料不能高效的固化。当然,这个Carbon3D是不会告诉大家的。(不然后面就不能坑巨头了)
其实了解到国内外都有在做高速打印方向工作的公司,美国的AutoDesk、法国的Prodways、澳大利亚的Gizmo、中国大族激光的光棱科技。(韩国的我就不说了,感觉水分有点大)
这些公司研发的技术基本都是通过设备解决材料敏感性不足的问题,简单来说就是增加光功率,让材料达到高速固化效果。
光棱科技
玩过潘多拉可见光的小伙伴,是不是感到似曾相识。
前面我们说过了,Carbon还是隐藏了很多秘密,毕竟是一家商业公司。但我们是从技术的角度探讨,让更多人能接触高速打印技术。
隐藏1:增压装置
玩过半透膜的小伙伴就知道,实际上氧气并不是被动就能自己透过半透膜。(能力不守恒啊)所以压力是一个大家忽略的一点。(前面提到的AutoDesk推出过一款高速打印机,直接硬生生硬拉的连续固化,这个忽略。感兴趣的自行YouTube找视频看吧。)
隐藏2:恒氧装置
CLIP技术重要的部分之一就是氧气,但空气中的20%不到的氧气能形成很强很厚的氧阻层吗?NO,我自行计算一下,要保证最少树脂分子量尺寸的流通(当然这个不现实),氧阻层最少需要5~15微米高度。
20%的氧气即使完全透过形成的形成的氧阻层高度也就在2~3微米左右,而官方说的是10微米高度。。。(可能我的计算会有参考系不同而导致的疏忽,请大神指正。)
官方文述再乱入:
隐藏3:软硬件综合性能
CLIP技术有一个跟传统打印不一样的优势是表面质量,连续固化的过程,Z轴纹理消失了。一个10mm的正方体要在软件切成多少片才达到官方文述10微米不到的精度呢?最少一万层。。。
这一万层里面不仅仅是Z轴精度,投影的的XY精度也要算进去。只粗略估计每层图片为4k图片,投影缩小打印。能接近比Z轴精度更小的精度(一张3840*2400的小4k黑白图片大小为5mb)一万张图片就是五万mb,50g妥妥的。
要知道电脑在处理这些数据的同时还要不停计算并控制电机在固化时间内移动,Arduino全开源系列阵亡。。。
(我们曾把CW改成连续固化版本软件,尝试用CW切连续固化50微米。E3、32G 2400、Quadro M2000工作站,喝新盖中盖数次,不敢再轻易尝试。)
至于Carbon还有没有隐藏大招我们还没办法推断出来,但我们潘多拉科技还是从另外一个角度绕过去这个坎。
详情:
尾声:
英文不错的小伙伴可以转下面链接在优酷里面看看大神秀操作。
原来我曾找到1080p带中文字幕的,我会后期更新在网站内链,这是题外话了。