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神奇!3D打印机也可以DIY

时间:2024-02-04

想法很迷人,现实却极其复杂。

很多人都惊叹3D打印技术的神奇,更神奇的是居然可以利用业余时间自制这样一台机器。我们都知道大部分3D打印机是塑料制作物品经过高温熔化后,再用一个小喷嘴一点一点喷涂,先进一点的是采用光反应性树脂和现代显示技术。

我的打印机是用多余的配件制作的。它是在数字光处理DLP打印机的基础上制造的。而DLP利用的是一个微镜阵列,每个微镜都是可控的,水银灯或LED发出的光对准该阵列。微镜把光投射到束流收集器或者投影仪镜头上,以聚焦与该物体某一层相对应的图像。图像透过桶底,使树脂层硬化。再通过可移动平台将硬化层提升零点几毫米,让更多树脂流到下面,然后投影仪显示出下一层的图样,继续这样工作。



为了制作这种装置,我买了一台DLP投影仪。我将它命名为罗巴切夫斯基,因为几乎每个零件都是从其他设备里找来的。几次尝试后,我明白如何针对使用的电脑来设计内部通信以处理3D物体数据、相框CPU,以及操纵步进电机的微控制器。但阻碍也一直存在。由于DLP投影仪所分的时间段导致只有红光、绿光或蓝光能通过,我不得不放弃滤光轮,但是又不能直接拔掉,所以必须解决这个问题。

同时,进行打印的桶底必须能让紫外线穿过,而且要完全不会粘附在刚刚固化的树脂上。其他立体平板印刷自制者尝试过用很多材料作为底部的覆盖物:聚四氟乙烯(PTFE)膜,用来封装太阳能电池的硅凝胶,各种类似肥皂的物质,甚至还有经过仔细调配的盐水溶液或糖水溶液,它们的密度比树脂大,因此会沉到树脂下面。我尝试使用这些液体时,看到了神奇的表面化学现象:溶液上面有一小摊树脂,它能在桶的中部好好地漂浮,但是树脂一旦碰触到容器的边缘,它就会使剩余的液体向边缘四溢,然后沉到底部。

密封剂似乎更有效果;物品成形了,有时固化的树脂也能随着平台升起而成功与它相分离。不过也是在那时,我发现了一个完全不同的问题:由于投影仪聚焦图像而漏出了紫外光,树脂实际没有固化。投影仪发出的光加热了树脂的小部分区域,提高了它对周围投影仪漏出的光中紫外光的敏感度。一旦切断这些漏出的光,就完全得不到任何固化树脂了。深入的调查显示,投影仪光学部件包含了一片紫外线滤镜,混在一块玻璃中,之前我没有发现,它的作用是保护其余系统,以防投影仪灯泡爆炸。因此,我简单地用一块尺寸完全相同的耐热玻璃把它替换掉了。

之后,我又从一块旧液晶显示屏上拆下了背光灯,有了它,想透过什么光就能透过什么光了。这就是我自制3D打印机的经历。


作者:Paul Wallich