Diverse tecniche di stampa 3D come SLA, MSLA e DLP vengono utilizzati per polimerizzare la resina fotosensibile strato per strato e formare un oggetto stampato in 3D. Per ottenere una parte stampata in 3D, una stampante DLP utilizza a Chip DMD per esporre i pixel giusti in ogni livello. In una stampante 3D MSLA, questo viene fatto con uno schermo LCD. Entrambe le immagini sono costruite da pixel. Ogni pixel può essere attivato o disattivato individualmente. In corrispondenza dei pixel accesi, la sorgente luminosa esporrà la resina dove viene polimerizzata localmente. I pixel che sono spenti bloccheranno la luce e la resina non si curerà. Una stampa perfetta avrà quindi sempre una superficie pixelata quando si osserva la superficie da vicino. La pixelizzazione può essere ridotta con nuove tecniche di esposizione come Anti-Aliasing (AA) e sfocatura. Tuttavia, se usato in modo errato, può ridurre la precisione dimensionale o dare una cattiva finitura superficiale.
Che cos'è l'anti-aliasing (AA) e la sfocatura?
Ci sono molte informazioni online, ad esempio dallo sviluppatore di software Chitubox. Poiché non tutte le informazioni sono chiare, abbiamo deciso di eseguire il nostro test e pubblicarne i risultati in questo articolo. Gran parte della teoria si basa sullo studio condotto dal team di Autodesk Ember. Hanno studiato come è fatto un singolo voxel e come funziona la scala di grigi. Hanno allineato i pixel dal grigio scuro (nero quasi puro) al bianco puro per polimerizzare una resina. La loro ricerca ha mostrato che quando un livello di grigio è inferiore a un certo valore, non ci sarebbe alcuna reazione (indurimento). Tuttavia, dal grigio scuro a una certa luminosità critica, nella resina iniziarono a formarsi parti semicircolari polimerizzate. In pratica, un pixel grigio (voxel curato semicircolare) si fonderebbe in voxel adiacenti (completamente curato). Controllando la luminosità del pixel, è possibile produrre voxel di qualsiasi dimensione e ottenere (in teoria) una precisione inferiore ai pixel. Scopri di più sul test e la teoria di Autodesk nel video qui sotto.
Le aziende con sistemi DLP chiusi come EnvisionTEC / ETEC hanno lavorato con questo e simili manipolazione dei pixel strumenti a lungo per ottenere stampe a risoluzione più elevata. Solo di recente è stato integrato in stampanti 3D in resina aperte e vale la pena leggere i risultati prima di inserire valori casuali nell'affettatrice.
Prova la configurazione per Anti-Aliasing (AA) e Sfocatura con Liqcreate resine.
Per questo test abbiamo selezionato una stampante 3D in resina completamente aperta, la Elegoo Mars 3 in combinazione con Liqcreate Clear Impact. In ogni test sono state utilizzate impostazioni di 50 micron secondo il database di impostazione. Sia il software Chitubox (versione gratuita) che il Elegoo Mars 3 firmware sono stati aggiornati all'ultima versione (Chitubox V1.9.1 e Mars 3 firmware V4.5.0-1.0-e13_LCDE1_4098X2560_F21.28). Chitubox ha due impostazioni che possono essere impostate per il Mars 3. Il primo è l'Anti-Aliasing (AA) che può essere disattivato o impostato su un numero compreso tra il livello di grigio 0 e 8. Inoltre, il livello di sfocatura può essere disattivato o impostato tra il fattore 2 o 4.
Come funzionano Anti-Aliasing e Blur per la stampa 3D in resina?
Le superfici pixelate sono più visibili sulle aree curve della parte stampata. Per questo test abbiamo utilizzato una semisfera alta 50 mm. Quando si mostra un'immagine tagliata più avanti in questo articolo, è sempre a metà della sfera sull'area curva della parte.
Immagine: mezza sfera e sezione trasversale a metà sfera.
Vediamo che tipo di immagini vengono generate in Chitubox quando si gioca con l'Anti-aliasing (AA) e le impostazioni di sfocatura. L'immagine tagliata originale quando si disattiva AA e la sfocatura è simile a questa. Pixel in bianco e nero puri.
Immagine: pixel bianchi e neri puri quando si disattiva AA e sfocatura.
Quando si disattiva AA e Sfocatura, una forma sferica apparirà pixelata come l'immagine qui sotto.
Immagine: l'affettatrice calcolerà i pixel per ogni livello e il risultato sarà una superficie pixellata, particolarmente visibile per le forme sferiche.
Questa superficie pixelata può essere manipolata con l'Anti-Aliasing (Scala di grigi) e le impostazioni di sfocatura quando viene utilizzata correttamente. Nell'immagine qui sotto puoi vedere cosa fa la scala di grigi quando è selezionata l'opzione Anti-Aliasing. G0 significa livello di grigio 0 (questo è il livello di grigio più basso) e un numero più alto significa un livello di grigio più alto. Nelle immagini è visibile che i bordi esterni ottengono uno strato aggiuntivo di pixel grigi. Fino al livello di grigio 2 la quantità di sfumature di grigio aumenta, mentre dal livello di grigio 3 in su solo l'intensità del pixel è più luminosa. Tutti i pixel sono di nuovo in bianco e nero al livello di grigio 8, il che è abbastanza inutile. In tutti i casi la funzione sfocatura è disattivata.
Vediamo come funziona la funzione sfocatura. In questo esempio l'opzione anti-aliasing (AA) è abilitata sul livello di grigio 0 e la funzione di sfocatura viene modificata da Sfocatura disattivata a sinistra a Sfocatura 4 a destra.
Immagine: esempio di file tagliato in cui l'opzione anti-aliasing (AA) è abilitata sul livello di grigio 0. Il livello di sfocatura è cambiato da Sfocatura disattivata a sinistra a Sfocatura 4 a destra.
Come visto nel test precedente, la funzione del livello di grigio manipola solo la scala di grigi del pixel esterno. La funzione sfocatura manipolerà quanti livelli esterni saranno influenzati dalla scala di grigi. Va notato che con un alto livello di sfocatura, la scala di grigi inizia a renderizzare contemporaneamente verso l'interno, con il risultato che i pixel bianchi originali nell'area centrale diventano grigi. Ciò potrebbe causare una potenza luminosa insufficiente e potrebbe causare problemi con l'indurimento. Quando si seleziona il livello di sfocatura dell'immagine, prestare attenzione quando si selezionano livelli più alti.
Come risponde una stampante all'anti-aliasing e alla sfocatura?
È bello vedere che l'affettatrice Chitubox funziona abbastanza bene con l'anti-aliasing e la sfocatura, ma è anche importante che anche l'hardware funzioni. In un studio da febbraio 2021, una Anycubic Photon Mono l'utente ha provato l'anti-alias sulla propria stampante e ha scoperto che la stampante specifica non funzionava come previsto. Invece dei livelli di grigio, la stampante ha interpretato la scala di grigi come un tempo di esposizione più breve al 100% di luminosità. Mentre dovrebbe essere il 100% del tempo di esposizione a un livello di luminosità inferiore.
Grazie alla Strumenti UV di Github, abbiamo progettato un file con diversi livelli di scala di grigi per verificare se è stato aggiornato Elegoo Mars 3 lo elaborerebbe correttamente.
Immagine: file progettato con diversi livelli di scala di grigi/luminosità
Immagine: Elegoo Mars 3 esponendo 3 diversi livelli di luminosità contemporaneamente quando sono abilitati Anti-Aliasing (AA) o livelli di grigio.
Dalle immagini e dai test sopra, si può vedere che la scala di grigi funziona sull'ultima versione di Elegoo Mars 3 in combinazione con Chitubox. Il prossimo passo è vedere il risultato effettivo.
Anti-Aliasing in pratica con la stampa 3D in resina
In questo articolo sono state testate 18 diverse configurazioni con un tempo di stampa totale di oltre 144 ore. Abbiamo tagliato le mezze sfere con uno spessore dello strato di 50 micron con un'ampia gamma di diverse impostazioni di AA e sfocatura, a partire dal riferimento. Quando l'Anti-aliasing è disattivato, è visibile una superficie pixelata.
Immagine: Anti-aliasing disattivato, superficie pixelata come risultato (AA=off; B=off). A sinistra la parte stampata in 3D, a destra la sezione trasversale di uno strato affettato al centro della parte.
Immagine: Anti-aliasing attivato a livello 0 e sfocatura disattivata (AA0;B0). A sinistra la parte stampata in 3D, a destra la sezione trasversale di uno strato affettato al centro della parte.
Immagine: Anti-aliasing attivato a livello 1 e sfocatura disattivata (AA1;B0). A sinistra la parte stampata in 3D, a destra la sezione trasversale di uno strato affettato al centro della parte.
Immagine: Anti-aliasing attivato a livello 2 e sfocatura disattivata (AA2;B0). A sinistra la parte stampata in 3D, a destra la sezione trasversale di uno strato affettato al centro della parte.
Immagine: Anti-aliasing attivato a livello 3 e sfocatura disattivata (AA3;B0). A sinistra la parte stampata in 3D, a destra la sezione trasversale di uno strato affettato al centro della parte.
Immagine: Anti-aliasing attivato a livello 4 e sfocatura disattivata (AA4;B0). A sinistra la parte stampata in 3D, a destra la sezione trasversale di uno strato affettato al centro della parte.
Immagine: Anti-aliasing attivato a livello 5 e sfocatura disattivata (AA5;B0). A sinistra la parte stampata in 3D, a destra la sezione trasversale di uno strato affettato al centro della parte.
Immagine: Anti-aliasing attivato a livello 6 e sfocatura disattivata (AA6;B0). A sinistra la parte stampata in 3D, a destra la sezione trasversale di uno strato affettato al centro della parte.
Immagine: Anti-aliasing attivato a livello 7 e sfocatura disattivata (AA7;B0). A sinistra la parte stampata in 3D, a destra la sezione trasversale di uno strato affettato al centro della parte.
Immagine: Anti-alias a max livello (livello 8) e sfocatura disattivata (AA8;B0). A sinistra la parte stampata in 3D, a destra la sezione trasversale di uno strato affettato al centro della parte.
Conclusione sull'anti-aliasing (scala di grigi)
Sfortunatamente è molto difficile catturare i pixel in un'immagine e confrontare tutte le parti in condizioni simili. Quando si osservano le parti una accanto all'altra, su tutte le parti sono visibili dei pixel sulla superficie quando l'Anti-Aliasing è abilitato e la sfocatura è disattivata. Osservando i pixel sul lato superiore della parte, l'Anti-Aliasing di livello 2 e 3 ha le prestazioni migliori e l'Anti-Aliasing di livello 7, 8 e disattivato, ha le prestazioni peggiori. Vediamo cosa succede se combiniamo questo con la sfocatura.
Sfoca in pratica con la stampa 3D in resina
Accanto ad Anti-Aliasing (o scala di grigi), l'opzione sfocatura è disponibile nella maggior parte delle stampanti 3D a base di resina. L'anti-aliasing influenza lo strato di pixel esterno attorno all'oggetto e crea diversi livelli di pixel grigi. La funzione Sfocatura lavorerà insieme all'Anti-Aliasing e influenzerà il numero di pixel esterni che avranno una scala di grigi. In questo test, il livello di sfocatura 2 viene testato in aggiunta a diversi livelli di anti-aliasing. Il livello di sfocatura 2 è il livello di sfocatura più basso disponibile al momento della scrittura. Anche i livelli più alti tendono a renderizzare verso l'interno e non vengono testati.
Immagine: Anti-alias al livello più basso (livello 0) e sfocatura al livello 2 (AA0;B2). A sinistra la parte stampata in 3D, a destra la sezione trasversale di uno strato affettato al centro della parte.
Immagine: Anti-alias al livello 1 e sfocatura al livello 2 (AA1;B2). A sinistra la parte stampata in 3D, a destra la sezione trasversale di uno strato affettato al centro della parte.
Immagine: Anti-alias al livello 2 e sfocatura al livello 2 (AA2;B2). A sinistra la parte stampata in 3D, a destra la sezione trasversale di uno strato affettato al centro della parte.
Immagine: Anti-alias al livello 3 e sfocatura al livello 2 (AA3;B2). A sinistra la parte stampata in 3D, a destra la sezione trasversale di uno strato affettato al centro della parte.
Immagine: Anti-alias al livello 4 e sfocatura al livello 2 (AA4;B2). A sinistra la parte stampata in 3D, a destra la sezione trasversale di uno strato affettato al centro della parte.
Conclusione su Anti-Aliasing (AA) e Blur
AA e Blur possono aiutare a ridurre la pixelizzazione delle parti stampate in resina 3D. Dovrebbe essere studiato per resina e applicazione quale sia l'impostazione migliore. La migliore precisione si ottiene disattivando l'anti-aliasing (AA) e la sfocatura, ma i pixel saranno visibili quando la resina viene inserita correttamente.
Se è necessario ridurre la pixellazione, è sempre bene rimanere a un livello di grigio compreso tra 0 e 4 e disattivare la sfocatura o utilizzare a maxSfocatura minima di livello 2. La superficie avrà pixel meno definiti quando si utilizza l'anti-aliasing e la sfocatura e possono apparire alcuni altri difetti minori come le strisce di una superficie sfocata.
Guardando i nostri risultati, siamo stati utilizzati Liqcreate Clear Impact resina su un Elegoo Mars 3 e Chitubox come affettatrice. Abbiamo riscontrato che i risultati migliori sono stati con un livello di anti-aliasing (scala di grigi) di 3 in combinazione con il livello di sfocatura 2. Alcuni dettagli minori (a livello di pixel) vengono sbiaditi insieme ai pixel. Se questo è accettabile per la tua applicazione, allora è un'opzione per lavorare con le impostazioni Anti-Aliasing e Sfocatura.
Ci auguriamo che questa sia stata una lettura interessante ed educativa, se avete domande, commenti o idee, inviateci una e-mail a info@liqcreate.com.com
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