LCD光固化树脂3D打印可大幅提高精度，双面结构准直薄膜

2026年5月1日，南极熊获悉，中国台湾省科技大学研究团队开发出一种双面结构准直薄膜（DSSCF），能够显著提升基于LCD的树脂3D打印机的光质量。这项技术有望使医疗、工业和消费应用领域的预算型系统也能达到专业级的打印精度。

△DSSCF消除了大角度漏光（上图），与标准扩散模块（下图）相比，实现了紧凑的光束准直

液晶树脂3D打印（光固化成型）的原理是将短波长光投射到液态光敏树脂上，逐层固化。许多价格适中的系统依赖LCD背光模组，但背光系统光线角度分布不当，会导致零件表面粗糙或尺寸误差。

台湾科技大学研究团队负责人Ding-Zheng Lin表示：“基于液晶显示屏的液态3D打印由于背光系统光线角度分布不当，存在表面粗糙或尺寸误差等问题。我们的目标是在不增加设备尺寸的前提下解决这些问题，从而将打印性能提升至专业级水平。”

△这项成果已发表于《Optical Materials Express》，研究题目为“用于高对比度液晶显示器和3D打印的直下式背光双面结构准直膜（DSSCF）”（传送门）

双面微结构实现光学校正

该研究介绍的双面结构准直薄膜，可集成到LCD背光模块中。研究团队利用光学模拟软件计算出微阵列透镜和梯形微结构的最佳几何参数，这些微阵列能够同时操控薄膜两侧的光线，在极其紧凑的空间内实现有效的光学校正。

背光穿过薄膜时，散射光线发生折射和重新排列，最终均匀投射到整个打印区域。任何超出逃逸角的光线都会被重新反射回高反射模块，而不是被浪费掉。

Ding-Zheng Lin表示：“与现有技术（例如笨重的透镜组件或老式的单面结构薄膜）相比，双面薄膜更薄，同时精度更高，成本效益也更好。这使得微小细节能够被精确复制，同时节省3D打印机内部空间，非常适合大规模生产和集成到消费级设备中。”

△DSSCF在RTR0.39-HCA54deg-AR0.01-MSA16deg-HRP0.143参数下的实验与模拟光分布曲线对比

强度均匀性超81%，光束准直性显著改善

为评估薄膜性能，研究团队围绕角度相关光度计构建了一套定制测量系统，能够同时捕捉光束发散角和光强分布。结果证实，准直性得到显著改善，同时光分布高度均匀。

研究人员将两层双面薄膜与扩散器组合，组装成完整的背光模块原型。该模块强度均匀性超过81%，第一峰值半峰全宽小于10度，这意味着光输出具有相对的方向性而非广泛散射，正是实现精准树脂固化所需的条件。

下一步研究包括减少能量损失以提高整体光利用效率，以及在多个波长下测试薄膜，确保与目前市场上不同3D打印树脂具有广泛的兼容性。

△(a) DSSCF的制备流程，以及梯形微结构的光学显微镜图像：(b)无针孔、(c)有针孔。(d) DSSCF测试样品的光分布曲线测量装置

低成本路径弥补LCD与专业级打印差距

台湾科技大学的研究针对树脂3D打印市场中长期存在的矛盾：价格适中的LCD打印系统与医疗、牙科和工业应用的精度要求之间存在差距。

多年来，业界一直在硬件方面努力解决这个问题。Formlabs的Form 4通过在LFD打印引擎中集成60个LED和准直透镜，实现了超高功率光的均匀区域投影。奥地利In-Vision公司采用模块化设计，专门为工业DLP打印机OEM厂商打造专用的紫外光源引擎（如Phoenix），以解决光强度和透光率问题。两种方法都有效，但都面向高端市场，需要购买整套系统或进行OEM级别的集成。

中国台湾省科技大学的方法独树一帜，在光源层面进行校正，在光线到达树脂之前就修正了角度分布。如果大规模验证成功，该方法可以与现有的硬件技术相辅相成，使精度不再依赖于昂贵的屏幕升级，而是可以通过一种易于制造的薄膜来实现，这种薄膜可以嵌入到现有系统中。

参考论文https://opg.optica.org/captcha/(S(fthv1sjn5cqh2uvsdm2eicnh))/?guid=69DB4CF1-D61C-468D-856B-1D430A6E3F47&uri=ome-16-5-1427

重点3D打印活动通知预告

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