مقارنة بين تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد LCD وDLP

تنقسم تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد بالراتنج الشائعة في السوق حاليًا إلى SLA وDLP وLCD. ستوضح هذه المقالة الفرق بين DLP وLCD. تُسقط تقنية المعالجة الضوئية الرقمية DLP الضوء عبر معالجة إشارة الصورة رقميًا. بينما تستخدم تقنية شاشات الكريستال السائل LCD التأثير الكهروضوئي للبلورات السائلة لتوليد صور بمستويات رمادية وألوان مختلفة.

• تقنية المعالجة بالضوء DLP

1. مبدأ العمل

DLP هو اختصار لـ "معالجة الضوء الرقمية"، أي معالجة الضوء الرقمية. أي أن إشارة الصورة تُسقط على شكل ضوء بعد المعالجة الرقمية. يعتمد هذا النظام على عنصر المرآة الدقيقة الرقمية الذي طورته شركة Texas Instruments (DMD) لإكمال تقنية عرض المعلومات الرقمية المرئية. يقوم المبدأ الأساسي لتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد DLP على إسقاط الضوء الرقمي طبقة تلو الأخرى على سطح الراتنج السائل الحساس للضوء على شكل ضوء سطحي، ثم تُعالج الطبقات وتُشكل.

يُنشئ جهاز عرض DLP صورةً لطبقةٍ ما بتسليط الضوء عبر عدسةٍ على DMD، وهو عبارة عن مجموعةٍ من آلاف المرايا الدقيقة، والتي يجب أن تُوجّه الضوء إلى أسفل خزان الراتنج. لذلك، يجب أن يتمدد ضوء جهاز عرض DLP من مصدر ضوءٍ صغيرٍ لتغطية مساحةٍ كبيرة. هذا يعني بشكلٍ أساسي أن النماذج الأعرض أكثر عرضةً لتشوهات البكسل حول حوافها. كما أن عدد البكسلات على جهاز عرض DLP ثابتٌ بغض النظر عن حجم الطباعة. هذا يعني أنه يمكن إنتاج مطبوعاتٍ أصغر وأضيق بدقةٍ أكبر من المطبوعات الأعرض المُنجزة باستخدام نفس طابعة DLP. لتصور هذا التأثير، تخيّل صورةً التقطتها بهاتفٍ ذكي. عند تكبير الصورة، تقلّ حدّتها. هذا ما يحدث عند طباعة الأجسام الكبيرة على طابعة DLP - فهي "تتقلص". مع ذلك، من المهم أن نضع في اعتبارنا أنه يمكن إجراء تصحيحات التشوه على معداتٍ أكثر احترافيةً بمكوناتٍ ذات جودةٍ أفضل. بالإضافة إلى ذلك، فإن مشكلة "الانكماش" لا تعني بالضرورة أن طابعة DLP تقدم طباعة أقل جودة، بل تعني فقط أن دقتها تركز بشكل أكبر على المطبوعات الأصغر حجمًا.

مصدر ضوء DLP المذكور هنا هو نسخة مُخصصة من آلة Texas Instruments البصرية، والتي تُزيل بشكل رئيسي طبقة مسار الضوء، وتستبدلها بخرزات مصباح LED بالأشعة فوق البنفسجية، وتُعيد ضبط مسار الضوء، وما إلى ذلك. يتميز بعمر افتراضي أطول، واستهلاك منخفض للطاقة، وعادةً ما يكون بضعة واط فقط، ويصل معدل استخدام مصدر الضوء إلى أكثر من 95%. تتميز المكونات البصرية المُخصصة خصيصًا بكثافة ضوء موحدة وتشويه منخفض. تُمكّن اللوحات الأم التي طورتها بعض الشركات المصنعة من التحكم في شدة ضوء مخرجات مصابيح LED، مما يُتيح التحكم بمرونة في دقة وسرعة الطباعة، ويمكن اختيار المواد التي تُناسب مختلف المواد الاستهلاكية في السوق. حجم الآلة صغير، مما يُتيح تصنيعها بحجم صغير جدًا.

• LCD (تقنية المعالجة الضوئية لمنطقة انتقائية)

شاشات الكريستال السائل (LCD) تقنية ناشئة في مجال الطباعة ثلاثية الأبعاد، وقد اكتسبت شعبية واسعة في السنوات الأخيرة. تتميز هذه التقنية بانخفاض تكلفتها بشكل كبير، وسهولة استخدامها. دقتها تُضاهي دقة تقنية DLP. تستخدم الطابعة الأشعة فوق البنفسجية لمعالجة الراتنج كطريقة قولبة. يعتمد مبدأ عمل طابعة LCD ثلاثية الأبعاد على مبدأ تصوير LCD لشاشة الكريستال السائل. يعمل برنامج الكمبيوتر ودائرة العرض على توفير إشارة الصورة، فتظهر منطقة شفافة مختارة على شاشة الكريستال السائل. يمر الضوء فوق البنفسجي عبر المنطقة الشفافة ويُشعّ الراتنج. تُكشف مواد الراتنج الحساسة للضوء في الخزان وتُعالج. بعد انتهاء وقت معالجة كل طبقة، ترفع منصة التحميل الجزء المُعالج للسماح بملء سائل الراتنج وإعادة تدفقه. تنزل المنصة مرة أخرى، وتُعرض الطبقة الرقيقة بين النموذج وغشاء التحرير للأشعة فوق البنفسجية مرة أخرى. ونتيجة لذلك، تُعالج طبقة تلو الأخرى وتُطبع في نموذج ثلاثي الأبعاد رائع. لذلك، فإن الطابعة LCD 3D التي يتم تصويرها بواسطة هذا المبدأ تسمى أيضًا "طابعة LCD 3D".

كما يُومض بطبقة كاملة على خزان الراتنج، لكن ضوء الأشعة فوق البنفسجية يمر عبر شاشة LCD بدلاً من مصفوفة مصابيح LED في جهاز العرض. تعمل الشاشة كقناع، حيث تعرض فقط وحدات البكسل اللازمة للطبقة الحالية. بهذه الطريقة، لا حاجة لمعدات خاصة مثل SLA وDLP لتوجيه الضوء.

تستخدم طابعات LCD ثلاثية الأبعاد سلسلة من شاشات LCD بالأشعة فوق البنفسجية كمصادر للضوء. يسقط ضوء لوحة LCD المسطحة على منطقة البناء مباشرةً وبشكل متوازٍ. ولأن هذا الضوء لا يتمدد، لم يعد تشوه البكسل مشكلة في طباعة LCD.
هذا يعني أن جودة طباعة طابعة LCD تعتمد على كثافة شاشة LCD. كلما زاد عدد البكسلات، كانت جودة الطباعة أفضل. يمكن أن تصل دقة الدقة إلى 0.05 مم، ويمكن أن يكون حجمها كبيرًا جدًا. كما أن تكلفتها منخفضة، والملحقات الأساسية هي شاشة LCD، واللوحة الأم، ومسار المحور Z.

لأن شاشة LCD نفسها تخاف من الأشعة فوق البنفسجية، فإنها تتلف بسرعة بعد تعرضها للإشعاع. تتطلب هذه التقنية بحد ذاتها إشعاعًا عالي الطاقة بالأشعة فوق البنفسجية، وتستخدم كمية ضئيلة جدًا من الأشعة فوق البنفسجية للمعالجة، لذا فإن عمرها الافتراضي قصير نسبيًا مقارنةً بتقنية DLP. عند الشراء، يعتمد الأمر بشكل أساسي على الحجم والدقة واستقرار المحور Z، والأهم من ذلك كله، سهولة فكها واستبدالها.

من حيث السعر، نظرًا لارتفاع تكلفة أجهزة DLP، غالبًا ما يكون سعرها أعلى بعشرة أضعاف من سعر LCD. إذا كنت محترفًا وتحتاج إلى تفاصيل عالية وسرعة طباعة عالية، يُنصح باستخدام طابعة DLP احترافية. من ناحية أخرى، إذا كنت مبتدئًا في الطباعة ثلاثية الأبعاد بالراتنج، فستكون LCD خيارًا جيدًا.