DLP Anti Aliasing (AA) e Blurr nella stampa 3D in resina

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. Ogni pixel separato può essere attivato o disattivato individualmente. Ai pixel accesi, la sorgente luminosa esporrà la resina dove viene polimerizzata esattamente su quel pixel. I pixel spenti non lasceranno passare la luce e la resina non si polimerizzerà. Una stampa perfetta avrà quindi sempre una superficie pixelata se osservata da vicino. La pixelizzazione può essere ridotta con nuove tecniche di esposizione come Anti-Aliasing (AA) e sfocatura. Tuttavia, se utilizzato in modo errato, può ridurre la precisione dimensionale o dare una cattiva finitura superficiale. Abbiamo eseguito un grande studio sulle impostazioni di Anti-Aliasing e Sfocatura in una stampante MSLA aperta e le tecniche sono abbastanza simili a DLP, lo studio completo può essere trovato nel link.

Che cos'è l'anti-aliasing (AA) e la sfocatura?

Ci sono molte informazioni disponibili online. Ad esempio dallo sviluppatore di software Chitubox. Poiché non tutte le informazioni sono chiare, abbiamo deciso di eseguire il nostro proprio test e pubblicare i risultati nell'articolo nel collegamento. Gran parte della teoria si basa sullo studio condotto anni fa dal team di Autodesk Ember. Il team di Autodesk Ember ha studiato come viene realizzato un singolo voxel e come funziona la scala di grigi. Hanno allineato i pixel dal grigio scuro (quasi nero puro) al bianco puro per polimerizzare una resina. Il loro studio mostra che quando un livello di grigio è al di sotto di un certo valore, non ci sarebbe alcuna reazione (indurimento) poiché l'energia per indurire la resina è troppo bassa. Tuttavia, dal grigio scuro a una certa luminosità critica, iniziarono a formarsi parti indurite semicircolari nell'area esposta. Hanno scoperto che il pixel grigio (voxel polimerizzato semicircolare) si fondeva con voxel adiacenti (completamente polimerizzati). Controllando la luminosità del pixel, è possibile produrre qualsiasi dimensione di voxel e ottenere una precisione sub-pixel (in teoria). Scopri di più sul test e sulla 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.

Nel nostro studio 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 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. Vedere la studio completo qui.

Come funzionano Anti-Aliasing e Blur per la stampa 3D in resina in DLP?

Le superfici pixelate sono più visibili sulle aree curve della tua parte. Per dimostrarlo, è stata progettata e sezionata una mezza sfera alta 50 mm ei pixel sono chiaramente visibili dopo il taglio.

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 ha questo aspetto. L'immagine è composta da puri pixel in bianco e nero. Se le impostazioni di stampa sono perfettamente impostate, troverai una superficie molto bella e pixelata.

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 può essere manipolata con Anti-Aliasing (scala di grigi) e impostazioni di sfocatura quando la si utilizza correttamente per le stampanti in resina DLP e MSLA. Nell'immagine qui sotto puoi vedere cosa fa la scala di grigi quando è selezionata l'opzione Anti-Aliasing. G0 indica il livello di grigio 0 (questo è il livello di grigio più basso) e un numero più alto indica un livello di grigio più alto. Nelle immagini è visibile che i bordi esterni ottengono uno strato extra 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.

Anti-Aliasing in pratica con la stampa 3D in resina

Nel nostro studio precedente 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 AA e sfocatura, a partire dal riferimento. Quando l'anti-aliasing è disattivato, è visibile una superficie pixelata. Abbiamo scoperto che le impostazioni migliori per questa combinazione stampante/resina erano un'impostazione AA di 3 in combinazione con un livello di sfocatura di 2. Trova il studio completo qui.

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.

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.

Sebbene i nostri test fossero basati su una stampante MSLA, ci si aspetta un risultato simile per le stampanti DLP. Quando è necessario ridurre la pixelizzazione, è sempre bene rimanere a un livello di grigio compreso tra 0 e 4 e disattivare la sfocatura o utilizzare a maxsfocatura di livello 2 imum. La superficie avrà pixel meno definiti quando si usa Anti-Aliasing e sfocatura, e possono apparire altri piccoli difetti come strisce di una superficie sfocata. Un buon punto di partenza sarebbe con un livello 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.