【干货分享】快速、精准、光滑—— 什么才是最好的3D打印技术？
快速、精准、光滑—— 什么才是最好的3D打印技术？
答案可不是SLA或者DLP这么简单。理解协调柔化3D物体边缘的像素移动和灰度技术，有助于商业客户做出明智决定。
并非所有形式的3D打印都是相同的，每一次3D打印过程都可以看出明显不同。
新手有时会争论SLA和DLP哪个更有利于3D打印机的最终性能。但SLA（立体平板印刷）和DLP（数字光处理）的技术途径存在显著差异，因此最终产品也不同。
在经营业绩岌岌可危之时，想要找出最快、最精准、分辨率最高且最终产品表面最光滑的3D打印机，仔细研究具体细节非常重要。
为什么？因为后期处理就是3D打印不可告人的小秘密，没有人愿意在3D打印制件上节省时间和成本，最后打印完成却又不得不展开大量清洁、磨砂和抛光工作。
SLA对DLP—— 简单分析
SLA和DLP的技术理念很简单。利用光源照射一大桶光聚合物或树脂，将材料固化成数字设计文件中的最终物体。
SLA的光源来自激光。DLP则来自高清投影仪。
通过简化分析，很容易得出两种技术的利弊。
SLA通过激光束在树脂桶上绘制—— 平板印刷指的就是“书写”—— 制件图像，然后再绘制内部结构，不过实际顺序不一定如此，逐行逐层将液体固化成最终制件。
表面处理是后期处理的重要内容，但精准度同样很关键。制件都是相同的数字模型，但EnvisionTEC DLP的制件精度为96.3%,SLA则仅为68.0%。
SLA利用激光在树脂上绘制制件，十分耗时。DLP则不必逐一绘制线条，且每次照射可以固化大量树脂，所以处理速度较快。
不管打印机速度多快，SLA都是一项耗时的技术。试想用一支细笔尖钢笔在一张张纸上绘画，先勾勒出形状，再用这支笔将中间部分上色，一页接着一页。虽然该过程可能需要较长时间，但理论上可以获得边缘细腻的紧致固化产品。
同时，普通DLP通常利用高清投影仪将一整层内容投射到聚合物上，更接近于在每页纸上盖章。但由于投影仪投射的光线以像素为单位—— 在树脂内形成立体像素，又称体素—— 无可否认这种像素化方块将影响边缘光滑度。
以上就是SLA与DLP的快速对比分析。但这些就是全部吗？不算是—— 尤其从全球提交的专利申请中就可以看出来。
除此之外，经验对于3D打印工艺技术非常重要。
试想：倘使DLP找出柔化尖锐、像素化边缘的方法，将会如何？它会不会比最好的SLA还优秀？
先进DLP技术可以解决普通DLP技术存在的问题，从而提供快速、精准、光滑的表面处理。
先进DLP提高表面处理质量和速度
EnvisionTEC经验丰富的3D打印工程师也是增材制造先锋，十多年前已经解决了这些问题。公司因此得以引领行业提供高精度DLP制件，可精确至微米，表面光滑几乎不需要后期处理。
于是，助听设备和牙科等对制件精度和光滑有机形态要求较高的行业，偏好使用EnvisionTEC 3D打印机进行大规模定制生产。今天，全球生产的助听设备有十分之六来自EnvisionTEC打印机，牙医、正牙医生和牙科实验室也在迅速采用EnvisionTEC先进DLP打印机，均因看重高精度、光滑、无毛糙的表面。
EnvisionTEC利用多项专利专有技术打造出出色的曲线和光滑的表面。
EnvisionTEC创始人兼CEO Al Siblani（左）和EnvisionTEC首席技术官Alexandr Shkolnik，带领开发出使用DLP技术柔化三维物体像素化表面边缘的两种方法。他们已于21世纪初就此类3D边缘柔化技术申请专利。
为了理解这些方法发挥作用的原理，我们先采用普通DLP方法找出问题的根源。
投影仪通过方形像素投射光线，树脂固化时形成立体像素，又称体素。
弯曲边缘的体素形成业内所称的“阶梯形状”—— 类似于早期8位电子游戏的锯齿形边缘。
使问题更加棘手的是，各个像素的尺寸由一个简单公式预先决定：像素尺寸等于构建空间（又称工作包络面）除以投影仪分辨率。打印的物体越小，用户需要处理的阶梯形状问题也就越少，但如果物体增大，像素和阶梯形状就会更加明显。
此外，如果不修改投影仪或构建空间尺寸，就无法修改像素尺寸。
21世纪初，EnvisionTEC创始人Al Siblani和EnvisionTEC首席技术官带领着一支由德国和美国工程师组成的小团队，开发出弱化像素化阶梯的两种方法。
第一种方法非常简单，就是将各个阶梯的尺寸减小半个像素。2005年EnvisionTEC就该法申请专利（US7790093 B2）。
第一个方案：EnvisionTEC ERM.
EnvisionTEC增强分辨率模块简称ERM，是公司德国工厂生产的实体设备，可使投射光线的投影仪发生微小、精确的“像素移动”。像素移动能将阶梯形状问题减半，无论物体是大是小。
所以，即使使用同等分辨率的投影仪，EnvisionTEC DLP打印机打印出的曲面至少比其竞争对手光滑两倍。EnvisionTEC的Desktop和Perfactory DLP机器配备的高清投影仪分辨率各异，从1400 x 1080到1920 x 1200不等。
这是EnvisionTEC增强分辨率模块的照片，向X轴和Y轴移动半个像素，稍稍移动DLP机器第二次照射位置，减少精细3D边缘柔化技术形成的阶梯形状。投影仪光线从模块中央发出。
ERM设备并不是简单的“模块”，而是完整的机电系统。控制器箱输出电流，一条供X轴方向移动，一条供Y轴方向移动，输送至投影仪正下方的一块中空方形金属板。该设备通电后，可以精密控制X轴和Y轴方向的小幅移动。
ERM其实是将投影往X轴左方或右方移动半个像素，或往Y轴上方或下方移动半个像素。
使用普通DLP技术，3D打印机在制造物体时可以投射完整的图像层10秒。使用EnvisionTEC的ERM像素移动技术，每次投射进行两次。
在本例中，假设第一次基线照射五秒，完成初步固化。第二次照射五秒，往X轴左移半个像素，往Y轴下移半个像素，将阶梯形状减半。
ERM其实是将投影往X轴左方或右方移动半个像素，或往Y轴上方或下方移动半个像素。
根据制造物体的最终尺寸，阶梯形状减半后人眼几乎无法看出阶梯状。
像素移动完全由EnvisionTEC专有Perfactory软件控制，所以用户不必进行手动控制。系统可以自动柔化表面。
但EnvisionTEC并未止步于此，而是继续追求更理想的表面。
上图显示采用普通DLP方法产生的像素化阶梯形状十分整齐。但采用EnvisionTEC的ERM像素移动技术后（下图），原照射像素往X轴和Y轴移动一半，将尖锐的阶梯形状减半。
别着急，还有灰度边缘柔化
EnvisionTEC将其像素移动技术与另一项专利专有的灰度技术结合，简单地说，就是3D物体边缘柔化技术。
2007年公司在德国和美国提起该方法的首个专利申请。（EP1849587 B1、US20080038396A1、US20070260349A1）
边缘柔化技术在今天非常普遍，几乎用于每一个出现数据图像的2D数字平台，从电子游戏和电视屏幕，到装有数字监视器的几乎所有设备。在当今数字世界，有很多边缘柔化高科技方法，柔化日常见到的像素化图像边缘。
EnvisionTEC是将边缘柔化方法转换运用到投影仪3D体素的第一家3D打印公司。
EnvisionTEC ERM技术将阶梯减半后，公司专有灰度技术继续柔化剩余的“锯齿图形”，阶梯图形在电子游戏圈非常出名。
使像素化边缘平滑的边缘柔化技术在今天十分常见，但EnvisionTEC找出了将该法运用到3D打印的途径。
灰度使边缘平滑，实现无层3D打印
与非开即关的SLA激光束不同，高清光线投影仪可以多种光线明暗度或强度发射光线，沿光谱从白到灰再到黑。
事实上，白色和黑色之间共有1,024种可辨别的灰度。EnvisionTEC技术利用其中255种灰度，纯白设为255，深黑设为零，通过复杂的控制柔化边缘。
EnvisionTEC通过专有智慧软件控制物体弯曲边缘的各个像素，置入渐变灰色区，实现光滑、柔化边缘。
（如下），可以使边缘表面即便在显微镜下也能保持光滑。
此外，每次灰度化照射实现的不同强度还可以使EnvisionTEC的DLP技术产生另一个独特效果。
虽然像素的X轴和Y轴固定，但体素的Z轴深度可根据各像素的灰度化光线强度调整。这意味着虽然普通DLP技术按平层进行打印，EnvisionTEC DLP则是以不同深度打印—— 无层3D打印技术可以强化光滑、精准的表面。
EnvisionTEC像素移动ERM技术与灰度技术的协调相互作用，形成无条纹、无阶梯的市场领先表面。
不过，除了看到和感受到的之外，最终制件扫描还显示该技术比SLA更精准。
以上制件根据相同的数字文件制成，虽然看起来相似，但左图是使用EnvisionTEC先进DLP技术的3D打印成果，表面更加光滑、精准。EnvisionTEC打印制件的精度为96.3%，SLA制件精度则为69.8%。
