К 2015 году появились 5,5 дюймовые LCD-экраны для смартфонов с высоким разрешением – 2560 х 1440 пикселей, размер пикселя 47 мкм. И тогда появилась идеи их использовать вместо DLP-проектора для засветки фотополимера в 3D-принтерах.
Было две идеи использования – использовать вместо проектора готовый смартфон с готовыми технологиями (подсветка, готовое ПО вывода изображения на эран) или использовать экран отдельно.
Первая идея оказалась мертворожденной, о ней я писал здесь:
А вот вторая привела буквально к революции в области фотополимерной печати.
Но вначале о том, что из себя представлял «бюджетный» DLP-принтер на 2015 год.
К 2015 году уже была разработана схема печати снизу-вверх, когда в ванне находится только сравнительно немного смолы. В качестве покрытия дна ванны стала использоваться FEP-пленка, или, в российских конструкциях – пленка из фторопласта-4. Управление периферией осуществлялось «ардуинкой» - материнской платой на 8-битном простеньком контроллере, вывод изображения на проектор – по HDMI с персоналки или «малинки/апельсинки» (32-битного одноплатного микрокомпьютера, к котрому мог подключаться «умный» «тач-скрин»), он же выдавал по USB команды в виде текстового g-кода на «ардуинку».
Строго говоря в 2016-2017 гг уже были платы на STM32 от ChiTu, но они не получили широкого распространения из-за закрытой прошивки и высокой цены.
В качестве программы управления использовалась Nanodlp (могла ставится как на микрокомпьютер, так и на ПК) или CreatorWorkshop (ставился только на ПК).
Что нужно сделать, чтобы заменить DLP-проектор на LCD‑экран?
1. Удалить штатную подсветку с экрана. Механически и чуть-чуть пайки. Как оказалось – это под силу не только китайцам на фабрике, но даже простым пользователям.
Правда, возникал один ньюанс – после удаления подсветки удалять ли «пленку» - зеркальный предполяризатор – или не удалять. Со временем стало ясно – удалять, но экраны с не удаленной «пленкой» на принтерах встречались вплоть до 2021 года.
2. Сделать альтернативную подсветку. Из светодиодов. Т.к. в LCD-экранах установлен УФ-фильтр, который достаточно эффективно не пропускает излучение короче 400 нм (условная граница видимого цвета), а большинство фотоинициаторов малоэффективны на волнах длиннее 420 нм, в качестве подсветки решили использовать 405-нм светодиоды.
Строго говоря 405 нм – это видимый свет (фиолетовый), но обычно в рекламных целях 405 нм светодиоды называют «ультрафиолетовыми», т.к. большинство гель-лаков для ногтей, «холодных эмалей», УФ-клеев и УФ-красок могут быть ими отверждены.
3. Выбрать простую и эффективную оптическую схему. На первых порах слова «Простая» была важнее «эффективная» - использовали обычный светодиод с углом расхода излучения 120 градусов и зеркальный «раструб».
4. Экраны разрабатывались для мобильных устройств, и соответственно, они имели интерфейс MIPI DSI, требовалась плата согласования («драйвер») для преобразования сигнала HDMI в MIPI DSI.
5. Требовалась модификация прошивки для управления включением-выключением светодиодов – в DLP-принтерах использовали подвижную шторку, перекрывающую поток света из объектива.
И что мы видим в результате?
Наилучшими характеристиками на 2015 год обладали экраны SHARP LS055R1SX04 и LS055R1SX03 – разрешение 2560х1440 пикселей, диагональ 5,5 дюймов. Именно они стали классикой LCD-принтеростроения на несколько лет – примерно до 2020 года, после чего были вытеснены специальными «монохромными» LCD-матрицамим, разработанными под 3D-печать.
И вот, в 2016 году появились KLD-LCD 1260 и Wanhao D7 – «первые ласточки» новых принтеров.
В 2017 году к ним добавились Micromake L1, крупноформатный принтер (8,9 дюймов) Uniz Slash и начался сбор средств на SparkMaker. Wanhao D7 становится самой популярной моделью фотополимерного принтера в России.
В 2018 году появляется Anycubic Photon, и с 2018 года именно «аникубики» становятся самыми массовыми фотополимерными принтерами в России.
Вначале планировалось печатать фотополимерами для DLP-принтеров – но оказалось, что далеко не все фотополимеры для DLP работают на LCD-принтерах. Для некоторых производителей это обернулось потерей рынка сбыта… Но уже скоро появилось огромное количество смол, разработанных для LCD-печати.
Цены на фотополимеры и принтеры стремительно падали. Низкие цены на оборудование, вместе с простотой настройки режимов печати и недостижимым для FDM-печати качеством, способствовали популярности технологии.
С терминами для обозначения принтеров и технологии долго творилась неразбериха. Продавцы упорно назвали свои творения DLP-принтерами (в рекламных целях), в среде печатников укоренился термин LCD-принтер (по аналогии с DLP-принтером). Термин mSLA уже существовал, но получил распространение только примерно с 2021 года.
Рассказ был бы не полным, если не упомянуть о производителе фотополимеров Photocentric. Именно этот производитель разрабатывал смолы для «принтеров из смартфонов». И, одновременно, в 2016 году предложил «дневные» LCD-принтеры – принтеры с подсветкой «дневным» светом. Технологию назвал DPP (Daylight Polymer Printing) – полимерная печать дневным светом. Область печати была внушительная даже по современным меркам – 10 дюймов по диагонали. Качество изготовления – хорошее, цена тоже была соответствующая. Высокая цена, необходимость работы со смолами в полутьме или при красном освещении не способствовали популярности этих принтеров, но они до сих пор выпускаются и находят своего покупателя.
Путеводитель по подборке «фотополимерная печать»
Путеводитель по каналу
