All'inizio delle stampanti 3D DLP, il gergo era abbastanza semplice. Erano disponibili principalmente proiettori HD e in alcuni modelli esotici i produttori hanno scelto un proiettore DLP 4K. Nel panorama hardware e materiale di oggi, le diverse tecniche ed espressioni di marketing sono infinite e talvolta confuse. In questo articolo spieghiamo le differenze di tecnologia in hardware e materiali.
Risoluzione hardware di imaging HD vs 2K vs 4K vs 8K
La denominazione della risoluzione degli schermi DLP e LCD proviene dall'industria generale dell'hardware e dei display. Ha a che fare con la quantità di linee e pixel disponibili all'interno di uno schermo/proiezione. Inizialmente c'erano 2 opzioni, 720P (HD ready) e 1080P (Full HD). Queste risoluzioni sono utilizzate principalmente nelle tecniche DLP. Ad esempio il Asiga Max, Atum3D DLP Station 5, Miicraft Serie iper ed 3DSystems Figura 4 utilizzare un modulo DLP full HD (1080P; 1920*1080 pixel). Per anni (e forse ancora oggi) questo è stato il modulo DLP più utilizzato. Alcuni modelli di stampanti DLP più vecchi e quelli appena annunciati Anycubic Photon Ultra utilizzare un DLP 720P a risoluzione inferiore.
Immagine di thinkware.com: differenza tra la risoluzione 720P, 1080P, 2K 4K e 8K nella tecnologia dello schermo.
E la risoluzione nella stampa 3D?
Sembra abbastanza semplice vero? Diamo un'occhiata a come questo si traduce in hardware per la stampa 3D in resina. Nella tabella seguente è possibile trovare la risoluzione in base al produttore della stampante 3D e la dimensione effettiva dei pixel delle stampanti 3D più diffuse. Nella risoluzione 720P e HD tutto corrisponde abbastanza bene alle specifiche tecniche utilizzate nell'industria dei display. Dalla risoluzione 2K e superiore, si confonde.
Tabella 1: Risoluzione e dimensione dei pixel dei più diffusi marchi e tecnologie di stampa 3D in resina.
[1] Non è chiaro dai dati se viene utilizzato un chip 4K (3840 * 2160 pixel) o un chip XPR con risoluzione e manipolazione dei pixel inferiori
[2] XPR viene utilizzato per manipolare i pixel di un chip da 2960*1660 o 2716*1528 a 4K (3840*2160 pixel)
[3] Probabili due proiettori 4K
Concentriamoci prima sulla tecnologia LCD, poiché è più facile da spiegare. Come puoi vedere nella tabella sopra, sono possibili diverse configurazioni per schermi LCD 2K, 4K, 6K e 8K. Il numero prima della "K" è spesso abbinato alla quantità di pixel nella larghezza. Gli schermi LCD 8K utilizzati nella stampa 3D nel Phrozen Sonic Mega 8K e Mini 8K hanno rispettivamente 7700*4300 e 7500*3300 pixel. Tutto menzionato nel termine di marketing "risoluzione 8K". La quantità di pixel, divisa per la larghezza è la dimensione dei pixel. Questo è spesso visto come il fattore di precisione nella stampa 3D. Il Mega 8K e il Mini 8K hanno una quantità di pixel abbastanza simile, ma lo schermo del Mega 8K è molto più grande dandogli una dimensione dei pixel di 0,043 mm mentre il mini 8K è molto più piccolo e ha anche una dimensione dei pixel più piccola di 0,022 mm. E le stampanti 4K DLP?
Perché c'è una differenza nella risoluzione DLP 4K?
Questo è molto più difficile da spiegare. I veri proiettori DLP 4K ad alta risoluzione sono in circolazione da un po', utilizzati in applicazioni industriali come il cinema. Il prezzo di un vero DLP 4K con 3840 * 2160 pixel è sempre stato molto alto e spesso non viene utilizzato nella stampa 3D. Da alcuni anni, i produttori di DLP hanno inventato un metodo per rendere più economici i sistemi DLP 4K spostando la risoluzione HD in un'immagine 4K. C'è una controversia in corso se questo può essere chiamato 4K, perché la quantità di pixel dal chip DMD non è proprio 3840 * 2160. Se hai tempo, puoi trovare una lettura interessante di Evan Powell da projectorcentral.com qui.
Facciamo un passo indietro. In una stampante 3D DLP, uno o più LED emettono luce su un chip DMD. Questo chip DMD è fatto di micro-specchi. Questi specchi possono essere accesi o spenti per ogni specchio. Se uno specchio è acceso, la luce sarà esposta al vassoio di costruzione nella stampante 3D. Quando uno specchio è spento, non sarà esposto. Un chip DMD Full HD è composto da 1920 * 1080 pixel. Tutti questi 2 milioni di pixel/micro-specchi possono essere accesi o spenti individualmente. Dare una risoluzione HD all'immagine. È davvero affascinante quanto sia piccolo un chip DMD con i suoi 2 milioni di micro-specchi.
Immagine di projectorjunkies.com: famoso chip DMD da 0.47” che offre una proiezione Full HD (1920*1080 pixel).
Per ottenere una maggiore precisione, puoi aggiungere pixel al chip DMD. Poiché si tratta di un processo complicato e costoso, i prezzi aumentano notevolmente. Un modo più economico per farlo è manipolare i pixel di un chip DMD più piccolo per raggiungere la qualità 4K. Manipolano un chip DMD da 0.66" (2716*1528) o un chip DMD da 0.47" (1920*1080) (Full HD) per ottenere un'immagine con risoluzione 4K (3840*2160). Nikos Tsolas di Projectorjunkies.com lo spiega qui. Si chiama tecnologia XRP. Questo riduce il prezzo a <$6900 per un proiettore 4K DLP.
Nikos spiega ”La tecnologia XPR è ciò che ha permesso ai proiettori DLP degli ultimi anni di essere chiamati 4K e pubblicizzati come 4K, è il trucco di Texas Instruments diremmo di dare una risoluzione 4K ai produttori di proiettori DLP vendendo loro il classico chip DMD con risoluzione 1920×1080 che produce ormai da 10 anni. Andiamo dritti al punto e scopriamo come funziona la tecnologia XPR e molte domande troveranno risposta”.
Immagine di projectorjunkies.com: manipolazione di chip Full HD e 2716*1528 DMD su 4K UHD.
Che cos'è la tecnologia XRP nei sistemi DLP 4K?
Nikos continua ”Il modulo XPR è un dispositivo molto semplice ma preciso da concepire ed è composto da 2 parti principali. La parte ottica ed elettromeccanica. Nella parte ottica abbiamo un pezzo di vetro appositamente lavorato in modo che diriga il fascio di luce che riceve la sua chiamata secondo l'asse orizzontale e verticale.
Immagine di projectorjunkies.com: Modulo XRP da posizionare dopo il chip DMD per spostare i pixel.
Nella parte elettromeccanica abbiamo 4 bobine di elettromagneti che costringono questo pezzo di vetro a cambiare posizione sia in orizzontale che in verticale.
Leggi l'articolo dettagliato qui oppure guarda il video:
Cosa significa la risoluzione 4K manipolata XRP nella stampa 3D?
Ci sono alcuni svantaggi nella tecnologia XRP rispetto al vero 4K. A causa dei pixel in continuo movimento, il rapporto di contrasto di XRP è inferiore e c'è una leggera sfocatura sui bordi dei pixel. Questo è importante per la stampa 3D? Per la stampa 3D è sempre bene avere un rapporto di contrasto elevato del proiettore. Un rapporto di contrasto elevato significa che i pixel non esposti sono veramente scuri mentre i pixel esposti sono molto luminosi. Avendo un rapporto di contrasto elevato, è possibile una precisione dei bordi dettagliata nella parte stampata in 3D. Un rapporto di contrasto inferiore non è sempre visibile senza l'imaging microscopico. Tuttavia, le resine ad alta reattività potrebbero avere problemi con questo, poiché i pixel scuri non sono veramente scuri. Dopo molti strati esposti, queste resine reattive possono iniziare a polimerizzare in modo casuale dall'energia di accumulo di molti strati. Allora che dire dei bordi sfocati dei pixel? Ebbene, molti produttori di stampanti 3D utilizzano già pixel sfocati sui bordi della parte per ottenere una stampa più uniforme. Se inserito correttamente sulla resina, questo ha il potenziale per funzionare bene senza problemi.
Come faccio a sapere se una stampante ha un proiettore XRP 4K o un vero DLP 4K?
Ciò dipende dai dati pubblicati da un produttore di stampanti 3D. Alcuni sono abbastanza onesti al riguardo. Per esempio UnionTech ha elencato il chip DMD (TI DLP660TE) dalla stampante 300K industriale Cute 4 sul proprio sito Web. Durante la ricerca sul chip DMD è possibile scoprire che si tratta di un DMD da 0.66" (2716 * 1528), il che significa che può fornire un'immagine 4K spostando diagonalmente i pixel. ETEC/EnvisionTec è meno trasparente al riguardo, ma calcolando la loro busta di costruzione (in mm) divisa per la loro risoluzione pixel nativa (in mm) trovi una risoluzione DMD di 2960 * 1660 pixel, che è abbastanza vicina a 0.66" (2716 * 1528) Chip DMD. Mentre Forma rapida menziona solo 4K e 3840 * 2160 pixel. È un vero proiettore 4K o un DLP XRP 4K?
Una stampante 2K LCD/MSLA è più precisa di una HD?
Come ti aspetti ormai, la risposta è molto più complicata della domanda. Innanzitutto, il termine 2K LCD o HD Projector non dice nulla sulla dimensione (nativa) dei pixel. Anche se si confronta un LCD 2K con un proiettore HD con una dimensione dei pixel di 0.05 mm, è difficile rispondere a questa domanda. Se un DLP produce bene, la qualità è spesso migliore rispetto alle stampanti LCD.
Se approfondisci i dati tecnici, molto ha a che fare con l'hardware in combinazione con il software, i parametri di stampa e i materiali. Quello che abbiamo visto dai precedenti modelli di stampanti LCD è che la precisione dei bordi non era eccezionale, ma nell'ultimo anno ci sono stati molti miglioramenti su questo. Quello che sappiamo da DLP è che ci sono molte più opzioni di manipolazione nel software e nei micro-mirror possibili (se il produttore lo sviluppa). Costruendo una buona stampante 3D DLP, il produttore deve assicurarsi che la messa a fuoco sia perfetta sulla parte superiore del serbatoio di resina e compensare le deformazioni dell'obiettivo e del trapezio. Se un DLP produce bene, la qualità è spesso migliore rispetto alle stampanti LCD.
Un proiettore/LCD ad alta risoluzione è più preciso?
Se si escludono tutti gli altri fattori, un proiettore o un LCD a risoluzione più elevata è più accurato. Purtroppo nella maggior parte dei casi ci sono anche altri fattori. Quello che abbiamo visto in passato è che all'interno di un marchio di stampanti è possibile confrontare le specifiche abbastanza bene. È difficile confrontare le specifiche di diversi marchi di stampa. Ad esempio il Phrozen Sonic Mini 4K e il Elegoo Mars 3 sono abbastanza simili con una dimensione in pixel di 0.035 mm. Con il Mars 3 otteniamo modelli di qualità superiore rispetto al Phrozen Sonic Mini 4K. Gli schermi LCD sono diversi, ma anche il Mini 4K utilizza una lastra di vetro sulla parte superiore dell'LCD, che riduce la nitidezza dei pixel esposti. Sulla carta queste differenze sono difficili/impossibili da vedere.
Cosa sono le resine 4k o 8k?
Con l'ascesa delle stampanti 4K e 8K, il marketing colpisce anche il mercato delle resine. Per esempio Phrozen sta ora offrendo un Resina 4K e Resina 8K. Secondo Phrozen; "Phrozen La resina Aqua 4K è progettata per mostrare modelli 3D in alta risoluzione e funziona meglio con Sonic Mini 4K e Sonic Mighty Stampanti 4D 3K. Con la sua formula speciale, Phrozen Aqua 4K Resin crea modelli 3D di alta qualità ed estremamente complessi con risoluzione 4K".
In qualità di sviluppatore e produttore di resine, comprendiamo perfettamente che una resina sviluppata appositamente per una stampante può offrire una qualità eccezionale. La potenza della sorgente luminosa della stampante può essere regolata per funzionare al meglio con la resina e viceversa. Ciò non significa che se lo esegui su altre stampanti 4K, otterrai la risoluzione 4K. La risoluzione viene dall'hardware in combinazione con impostazioni che funzionano bene con la resina. Con qualsiasi resina compatibile saresti in grado di ottenere parti stampate con risoluzione simile.
Aggiornamento di aprile 2022 sui proiettori 4K DLP per la stampa 3D in resina.
Pochi mesi dopo la pubblicazione di questo articolo, Austrian Produttore DLP In-Vision ha annunciato il rilascio di un proiettore 4K nativo per applicazioni di stampa 3D. Disponibile a metà 2022, ancora molti dettagli devono essere pubblicati.
Secondo 3Dprintingindustry.com ”Nominato AVATAR, il motore leggero si basa su un nuovo chipset di Texas Instruments che offre una risoluzione nativa di 4096 x 2176, un miglioramento radicale rispetto all'attuale necessità di riposizionare i pixel del chip WGXGA per migliorare la risoluzione dell'immagine e ottenere 4K all'interno della proiezione DLP.
Siamo stati davvero entusiasti di leggere questo, ma sfortunatamente non ci sono molte informazioni disponibili sulla dimensione effettiva dei pixel o su un foglio dati di Texas Instruments. L'unica informazione disponibile è che si basa sui chipset TI: DLP990U o DLP990UUV e che sarà disponibile per lunghezze d'onda 365 nm, 385 nm e 405 nm. Secondo Produttore di DLP In-Vision “Dotato della risoluzione nativa di 4096 x 2176 offerta dal nuovo chipset di Texas Instruments, il proiettore di luce UV AVATAR consentirà agli operatori di stampanti 3D di esporre aree più ampie ad alta risoluzione rispetto a prima e di realizzare esposizioni in movimento con prestazioni ottiche elevate. Oltre alla sua offerta di risoluzione nativa, il sistema offre anche una serie di altre funzionalità chiave per facilitare un nuovo livello di stampa 3D industriale avanzata". Se ti piace davvero la tecnologia, puoi trovare una bella lettura del background e dei test effettuati in In-Vision se ti iscrivi al whitepaper in questo link sul sito Web di In-Vision.
Speravamo che questa fosse una lettura interessante ed educativa. Si prega di inviare una e-mail a info@liqcreate.com se avete domande, commenti o osservazioni. Vi auguriamo buona stampa!
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