DLP Anti-Aliasing (AA) und Blurr im Harz-3D-Druck

Mehrere 3D-Drucktechniken wie z SLA, MSLA und DLP werden verwendet, um lichtempfindliches Harz Schicht für Schicht zu härten und ein 3D-gedrucktes Objekt zu bilden. Um ein 3D-gedrucktes Teil zu erhalten, verwendet ein DLP-Drucker a DMD-Chip um die richtigen Pixel in jeder Ebene freizulegen. Jedes einzelne Pixel kann einzeln ein- oder ausgeschaltet werden. An den Pixeln, die eingeschaltet sind, belichtet die Lichtquelle das Harz, wo es genau auf diesem Pixel ausgehärtet wird. Die ausgeschalteten Pixel lassen das Licht nicht durch und das Harz härtet nicht aus. Ein perfekter Druck hat daher immer eine pixelige Oberfläche, wenn man die Oberfläche aus der Nähe betrachtet. Die Verpixelung kann mit neuen Belichtungstechniken wie Anti-Aliasing (AA) und Weichzeichnen reduziert werden. Bei falscher Anwendung kann es jedoch zu einer Verringerung der Maßhaltigkeit oder einer schlechten Oberflächenbeschaffenheit kommen. Wir haben eine große durchgeführt Studie über Anti-Aliasing- und Blur-Einstellungen in einem offenen MSLA-Drucker und die Techniken sind denen von DLP ziemlich ähnlich, eine vollständige Studie finden Sie unter dem Link.

Was ist Anti-Aliasing (AA) und Blur?

Es gibt viele Informationen online verfügbar. Zum Beispiel von Softwareentwicklern chitubox. Da nicht alle Informationen klar sind, haben wir uns entschieden, unsere durchzuführen eigenen Test und veröffentlichen Sie die Ergebnisse im Artikel im link. Ein Großteil der Theorie basiert auf der Studie, die das Team von Autodesk Ember vor Jahren durchgeführt hat. Das Team von Autodesk Ember untersuchte, wie ein einzelnes Voxel hergestellt wird und wie Graustufen funktionieren. Sie ordneten die Pixel von dunkelgrau (fast rein schwarz) bis rein weiß an, um ein Harz zu härten. Ihre Studie zeigt, dass bei einem Grauwert unter einem bestimmten Wert keine Reaktion (Aushärtung) stattfindet, da die Energie zum Aushärten des Harzes zu gering ist. Von Dunkelgrau bis zu einer bestimmten kritischen Helligkeit begannen sich jedoch halbkreisförmige gehärtete Teile in dem belichteten Bereich zu bilden. Sie fanden heraus, dass das graue Pixel (halbkreisförmiges ausgehärtetes Voxel) in benachbarte (vollständig ausgehärtete) Voxel übergehen würde. Durch Steuern der Helligkeit des Pixels kann jede beliebige Voxelgröße erzeugt und (theoretisch) Subpixel-Genauigkeit erreicht werden. Erfahren Sie mehr über den Autodesk-Test und die Theorie im folgenden Video.

Unternehmen mit geschlossenen DLP-Systemen wie EnvisionTEC / ETEC haben damit und ähnlichem gearbeitet Pixelmanipulation Werkzeuge für eine lange Zeit, um Drucke mit höherer Auflösung zu erzielen. Erst kürzlich wurde es in offene Harz-3D-Drucker integriert, und es lohnt sich, die Ergebnisse zu lesen, bevor Sie Zufallswerte in Ihren Slicer eingeben.

Testaufbau für Anti-Aliasing (AA) und Blur mit Liqcreate Harze.

In unserer Studie haben wir einen vollständig offenen Harz-3D-Drucker ausgewählt, den Elegoo Mars 3 in Kombination mit Liqcreate Clear Impact. 50-Mikron-Einstellungen wurden in jedem Test gemäß verwendet Einstellungsdatenbank. Sowohl die Chitubox-Software (kostenlose Version) als auch die Elegoo Mars 3-Firmware auf die neueste Version aktualisiert (Chitubox V1.9.1 und Mars 3 firmware V4.5.0-1.0-e13_LCDE1_4098X2560_F21.28). Chitubox hat zwei Einstellungen, die für die eingestellt werden können Mars 3. Das erste ist Anti-Aliasing (AA), das ausgeschaltet oder auf eine Zahl zwischen Graustufe 0 und 8 eingestellt werden kann. Außerdem kann die Stufe der Unschärfe ausgeschaltet oder zwischen Faktor 2 und 4 eingestellt werden komplette Studie hier.

Wie funktionieren Anti-Aliasing und Blur beim Harz-3D-Druck in DLP?

Verpixelte Oberflächen sind auf gekrümmten Bereichen Ihres Teils am besten sichtbar. Um dies zu zeigen, wurde eine 50 mm hohe Halbkugel entworfen und geschnitten, und die Pixel sind nach dem Schneiden deutlich sichtbar.

Bild: Halbkugel und Querschnitt durch die Hälfte der Kugel.

Mal sehen, welche Art von Bildern in Chitubox generiert werden, wenn man mit den Einstellungen für Anti-Aliasing (AA) und Unschärfe spielt. Ursprüngliches geschnittenes Bild beim Ausschalten von AA und Unschärfe sieht so aus. Das Bild besteht aus reinen schwarzen und weißen Pixeln. Sind die Druckeinstellungen perfekt gewählt, findet man eine sehr schöne und pixelige Oberfläche vor.

Bild: Reine schwarze und weiße Pixel beim Ausschalten von AA und Unschärfe.

Wenn Sie AA und Blur ausschalten, sieht eine Kugelform wie im Bild unten pixelig aus.

Bild: Der Slicer berechnet Pixel für jede Ebene und das Ergebnis ist eine pixelige Oberfläche, die besonders bei Kugelformen sichtbar ist.

Diese Oberfläche kann mit Anti-Aliasing (Graustufen) und Unschärfeeinstellungen manipuliert werden, wenn sie richtig für DLP- und MSLA-Harzdrucker verwendet wird. In der Abbildung unten sehen Sie, was Graustufen tun, wenn die Option Anti-Aliasing ausgewählt ist. G0 bedeutet Graustufe 0 (dies ist die niedrigste Graustufe) und eine höhere Zahl bedeutet eine höhere Graustufe. In den Bildern ist sichtbar, dass die Außenkanten eine zusätzliche Schicht grauer Pixel erhalten. Bis Graustufe 2 nimmt der Anteil der Graustufen zu, ab Graustufe 3 wird nur noch die Intensität des Pixels heller. Bei Graustufe 8 sind alle Pixel wieder schwarz und weiß, was ziemlich nutzlos ist. In allen Fällen ist die Unschärfefunktion ausgeschaltet.

Mal sehen, wie die Blur-Funktion funktioniert. In diesem Beispiel ist die Anti-Aliasing-Option (AA) auf Graustufe 0 aktiviert und die Weichzeichnerfunktion wurde von Weichzeichner aus auf der linken Seite auf Weichzeichner 4 auf der rechten Seite geändert.

Bild: Beispiel einer geschnittenen Datei, bei der die Anti-Aliasing-Option (AA) auf Graustufe 0 aktiviert ist. Die Unschärfestufe änderte sich von Unschärfe aus links zu Unschärfe 4 rechts.

Wie im vorherigen Test zu sehen ist, manipuliert die Graustufenfunktion nur die Grauskala des äußeren Pixels. Die Blur-Funktion manipuliert, wie viele äußere Ebenen von Graustufen beeinflusst werden. Es ist zu beachten, dass bei einem hohen Grad an Unschärfe die Graustufen gleichzeitig nach innen zu rendern beginnen, was dazu führt, dass die ursprünglichen weißen Pixel im zentralen Bereich grau werden. Dies kann zu einer unzureichenden Lichtleistung und zu Problemen beim Aushärten führen. Seien Sie bei der Auswahl der Bildunschärfestufe vorsichtig, wenn Sie höhere Stufen auswählen.

Anti-Aliasing in der Praxis mit Harz-3D-Druck

In unserer vorherigen Studie wurden 18 verschiedene Konfigurationen mit einer Gesamtdruckzeit von über 144 Stunden getestet. Wir haben die Halbkugeln mit einer Schichtdicke von 50 Mikrometern mit einer großen Auswahl an verschiedenen AA- und Unschärfeeinstellungen geschnitten, beginnend mit der Referenz. Bei ausgeschaltetem Anti-Aliasing ist eine verpixelte Oberfläche sichtbar. Wir haben festgestellt, dass die besten Einstellungen für diese Drucker/Harz-Kombination eine AA-Einstellung von 3 in Kombination mit einem Unschärfegrad von 2 waren komplette Studie hier.

Bild: Anti-Aliasing auf Stufe 3 und Unschärfe auf Stufe 2 (AA3;B2). Links das 3D-gedruckte Teil, rechts der Querschnitt einer geschnittenen Schicht in der Mitte des Teils.

Fazit zu Anti-Aliasing (AA) und Blur

AA und Blur können dazu beitragen, die Pixelierung von 3D-gedruckten Harzteilen zu reduzieren. Es sollte pro Harz und Anwendung untersucht werden, was die beste Einstellung ist. Die beste Genauigkeit wird erzielt, indem Anti-Aliasing (AA) und Unschärfe ausgeschaltet werden, aber Pixel sind sichtbar, wenn das Harz richtig eingewählt ist.

Obwohl unsere Tests auf einem MSLA-Drucker basierten, wird ein ähnliches Ergebnis für DLP-Drucker erwartet. Wenn es erforderlich ist, die Pixelierung zu reduzieren, ist es immer gut, bei einem Grauwert zwischen 0 und 4 zu bleiben und die Unschärfe entweder auszuschalten oder auf zu verwenden maxmaximale Stufe 2 Unschärfe. Die Oberfläche hat weniger definierte Pixel, wenn Anti-Aliasing und Unschärfe verwendet werden, und einige andere kleinere Fehler wie Streifen einer unscharfen Oberfläche können auftreten. Ein guter Ausgangspunkt wäre eine Anti-Aliasing-Stufe (Graustufen) von 3 in Kombination mit einer Weichzeichnungsstufe 2. Einige kleinere Details (auf Pixelebene) werden zusammen mit den Pixeln ausgewaschen. Wenn dies für Ihre Anwendung akzeptabel ist, ist es eine Option, mit Anti-Aliasing- und Blur-Einstellungen zu arbeiten.