想法很迷人,現實卻極其復雜。
很多人都驚嘆3D打印技術的神奇,更神奇的是居然可以利用業余時間自制這樣一臺機器。我們都知道大部分3D打印機是塑料制作物品經過高溫熔化后,再用一個小噴嘴一點一點噴涂,先進一點的是采用光反應性樹脂和現代顯示技術。
我的打印機是用多余的配件制作的。它是在數字光處理DLP打印機的基礎上制造的。而DLP利用的是一個微鏡陣列,每個微鏡都是可控的,水銀燈或LED發出的光對準該陣列。微鏡把光投射到束流收集器或者投影儀鏡頭上,以聚焦與該物體某一層相對應的圖像。圖像透過桶底,使樹脂層硬化。再通過可移動平臺將硬化層提升零點幾毫米,讓更多樹脂流到下面,然后投影儀顯示出下一層的圖樣,繼續這樣工作。
為了制作這種裝置,我買了一臺DLP投影儀。我將它命名為羅巴切夫斯基,因為幾乎每個零件都是從其他設備里找來的。幾次嘗試后,我明白如何針對使用的電腦來設計內部通信以處理3D物體數據、相框CPU,以及操縱步進電機的微控制器。但阻礙也一直存在。由于DLP投影儀所分的時間段導致只有紅光、綠光或藍光能通過,我不得不放棄濾光輪,但是又不能直接拔掉,所以必須解決這個問題。
同時,進行打印的桶底必須能讓紫外線穿過,而且要完全不會粘附在剛剛固化的樹脂上。其他立體平板印刷自制者嘗試過用很多材料作為底部的覆蓋物:聚四氟乙烯(PTFE)膜,用來封裝太陽能電池的硅凝膠,各種類似肥皂的物質,甚至還有經過仔細調配的鹽水溶液或糖水溶液,它們的密度比樹脂大,因此會沉到樹脂下面。我嘗試使用這些液體時,看到了神奇的表面化學現象:溶液上面有一小攤樹脂,它能在桶的中部好好地漂浮,但是樹脂一旦碰觸到容器的邊緣,它就會使剩余的液體向邊緣四溢,然后沉到底部。
密封劑似乎更有效果;物品成形了,有時固化的樹脂也能隨著平臺升起而成功與它相分離。不過也是在那時,我發現了一個完全不同的問題:由于投影儀聚焦圖像而漏出了紫外光,樹脂實際沒有固化。投影儀發出的光加熱了樹脂的小部分區域,提高了它對周圍投影儀漏出的光中紫外光的敏感度。一旦切斷這些漏出的光,就完全得不到任何固化樹脂了。深入的調查顯示,投影儀光學部件包含了一片紫外線濾鏡,混在一塊玻璃中,之前我沒有發現,它的作用是保護其余系統,以防投影儀燈泡爆炸。因此,我簡單地用一塊尺寸完全相同的耐熱玻璃把它替換掉了。
之后,我又從一塊舊液晶顯示屏上拆下了背光燈,有了它,想透過什么光就能透過什么光了。這就是我自制3D打印機的經歷。
作者:Paul Wallich