解析度、列印尺寸與精度相關性

 

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提到3D列印，經常會聽到解析度、列印尺寸與精度的話題，這三者經常拿出來討論，但卻又很難搞懂。解析度我們通常會聯想到電子產品，那麼，解析度在3D列印中是指什麼？解析度和列印尺寸有什麼關係？精度和解析度指的是一件事情？當考慮到模型最終成型精度時，哪些因素最重要？XYZ軸？

 

不用覺得頭大。今天，就跟小編一起來弄清楚他們之間的關係。

 

解析度和列印尺寸

 

樹脂3D列印包含了立體平版印刷術（SLA），數字光處理（DLP）以及液晶顯示（LCD），他們三者使用不同的光源來固化模型，一層層地成型。

 

SLA印表機結構

 

DLP印表機結構

圖片來源：robotsinthesun.org

 

LCD印表機結構

 

在3D列印中，解析度（長*寬）是指光源下固定數量的圖元點，如：SLA的鐳射光源，DLP的投影光源，LCD的LED光源。

 

由於料槽大小的限制，成型區域/列印尺寸就被固定的死死的。解析度和列印尺寸（成型區域）之間用公式表示就是：

 

寬度/X軸=長度/Y軸=圖元精度

圖元精度*解析度（寬）=成型區域寬度

圖元精度*解析度（長）=成型區域長度

 

比如，一台DLP印表機裝有一個解析度為1920 x 1200的投影儀，這台投影儀就能提供2,304,000個圖元點（長寬圖元相乘而來）。如果成型區域的尺寸是7.6 x 4.7 x 9.06 英寸 (192 x 120 x 230 mm)，那麼在X軸方向的成型寬度就是192mm。把192mm（X軸）分成1920（投影儀的解析度（寬）的圖元）份，就是0.1mm （100µm）。那麼這台印表機的圖元精度就是100µm。

 

圖片來源：esri.com

 

總的來說，解析度越高（圖元精度越小），模型細節的呈現越好。如果設置時，解析度和列印尺寸不匹配，模型就會扭曲和失真（如下圖所示）。

 

左：扭曲失真   右：正常

 

X/Y/Z軸解析度

 

3D印表機解析度可以劃分為兩塊：Z軸解析度（垂直方向）和XY軸解析度（水準方向）。

 

3D列印中，沒有哪個因素能比XY軸解析度（分屏解析度或最小特徵尺寸）對精度的影響更大。XY軸解析度是在層面列印時水平面的最小移動單位。圖元精度越小，細節呈現越好。

 

左：75µm Pixel   右：37µm pixel

圖片來源：whipmix

 

因為成型平臺的移動方式，Z軸解析度與XY軸完全不同，需要分開來看。Z軸解析度（垂直解析度）是在層面列印時的最小層厚，直接影響模型的表明光潔度。層厚越小，表明光潔度越高。

 

左：100µm層厚   右：50µm層厚

圖片來源：3dverkstan

 

但要注意的是，減小層厚並不是萬能藥，因為層厚越小，列印時成型平臺在Z軸方向的移動就越多，需要更多的移動控制，甚至造成重定位錯誤。

 

切片軟體很重要

 

3D列印是數文書處理過程，需要切片軟體將數位3D模型轉換成列印指令，讓3D印表機按照指令一步步列印。切片軟體參數設置對成品模型影響很大，因此選擇一款合適的軟體並設置好參數，就能提升列印品質。

 

CHITUBOX作為一款功能強大的免費切片軟體，能在參數裡設置解析度和尺寸。同時內置了市面上主流的印表機參數，對於新手來說，一鍵式傻瓜操作更簡單，不用再為複雜的參數頭疼。

 

 

如果想列印出細節較好的模型，設置一個較薄的層厚和合適的列印速度很重要。CHITUBOX默認推薦0.05mm的層厚，再把列印速度調到65mm/分，列印精度會有很大提升。同時，抬升距離，曝光時間，燈滅延遲都可以自訂設置。

 

要是列印經驗豐富，你甚至可以自己編寫G-code，這是將3D模型轉換成驅動印表機的指令檔。在CHITUBOX裡導入編好的G-code，印表機就會按照指令一步步工作。

 

 

總而言之，3D列印精度和光源解析度，圖元精度，以及XYZ解析度都有關係。但事實上，精度和解析度的關係遠比想像的更複雜，這中間需要考慮到很多影響因素。當開始3D列印時，要保持耐心，不要一開始就期待完美的列印品質，經驗都是在試錯中積累的。最後再強調的是，精准的3D切片設置對於3D列印品質尤為重要。