1 华中科技大学材料科学与工程学院, 材料成形与模具技术国家重点实验室, 武汉 4300074
2 增材制造陶瓷材料教育部工程研究中心, 武汉 430074
云南具有丰富的矿产资源, 钠长石是当地的优势矿种之一, 然而目前钠长石产业结构单一, 产品附加值低。本文以云南钠长石为原材料, 采用数字光处理(DLP)技术制备钠长石陶瓷, 探究了烧结温度对钠长石陶瓷性能的影响, 并基于研究结果成功制备出结构复杂的钠长石陶瓷。结果表明, DLP技术制备的钠长石陶瓷成形效果良好, 钠长石陶瓷素坯的抗弯强度为18.30 MPa。随着烧结温度的升高, 钠长石陶瓷的主要物相为钠长石和钙长石, 无新相产生, 且钠长石陶瓷的收缩率、致密化程度和抗弯强度逐渐增大。当烧结温度达1 150 ℃时, 钠长石陶瓷试样收缩率最大, 为35.25%(Z方向), 微观组织致密, 力学性能良好, 其抗弯强度为98.69 MPa。将云南钠长石与数字光处理技术相结合制备高性能、结构复杂的钠长石陶瓷对促进云南钠长石的产业发展具有较为重要的推动作用。
钠长石 数字光处理 烧结温度 抗弯强度 微观形貌 收缩率 albite digital light processing sintering temperature bending strength microscopic morphology shrinkage
曾勇 1,2,3张子佳 1,2,3孙立君 1,2,3姚海华 1,2,3陈继民 1,2,3
1 1.北京工业大学 材料与制造学部, 北京 100124
2 2.北京市数字化医疗3D打印工程技术研究中心, 北京 100124
3 3.跨尺度激光成型制造技术教育部重点实验室, 北京 100124
脱脂热处理工艺对于3D打印陶瓷的成形质量具有重要的影响。目前光固化3D打印制备得到的氧化铝生坯经过在空气中的脱脂热处理工艺后烧结最终得到的氧化铝陶瓷存在的微观裂纹等缺陷, 将导致其力学性能较差。本工作研究了基于数字光处理(Digital light processing, DLP)技术的氧化铝陶瓷打印热处理工艺, 将3D打印制备得到的氧化铝陶瓷生坯分别在空气与氩气中脱脂后比较其宏观形貌, 发现在空气下脱脂的氧化铝生坯存在微观裂纹。再将脱脂后的生坯在空气下烧结得到氧化铝陶瓷, 并对其微观形貌和宏观性能进行表征, 发现在氩气下脱脂的氧化铝陶瓷平均晶粒尺寸要比直接在空气中脱脂得到的氧化铝陶瓷平均晶粒尺寸大, 而且晶粒结构致密, 无明显气孔和杂相, 而且具有更高的抗压强度。这说明在氩气中脱脂后烧结得到的氧化铝陶瓷性能更好。在氩气中脱脂的氧化铝致密度最高可达到96.72%, 抗压强度可达到761.7 MPa, 相比于只在空气中脱脂的氧化铝陶瓷性能得到显著提升。
数字光处理技术(DLP) 氧化铝 氩气脱脂 空气脱脂 digital light processing (DLP) alumina argon debinding air debinding
1 1.华中科技大学 材料科学与工程学院, 材料成形与模具技术国家重点实验室, 武汉430074
2 2.增材制造陶瓷材料教育部工程研究中心, 武汉430074
3 3.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室, 上海200050
随着科技的不断发展, Si3N4陶瓷在航空、机械、生物医疗等高新领域发挥着越来越重要的作用。本工作采用包覆助烧剂Al2O3-Y2O3后的Si3N4粉体为原材料, 利用数字光处理(Digital light processing, DLP)技术成功制备出Si3N4陶瓷, 并系统研究了浆料固相含量对Si3N4陶瓷浆料、DLP成形Si3N4陶瓷素坯和陶瓷性能的影响。研究表明, 浆料固相含量低于40.0% (体积分数)时, 浆料在30 s-1剪切速率下的粘度均小于2 Pa·s, 可用于DLP成形。在这种情况下, 浆料的单层固化深度随浆料固相含量的增加而减小。随着浆料固相含量的增大, DLP成形Si3N4陶瓷的相对密度和抗弯强度先升高后降低。固相含量为37.5% (体积分数)的样品获得最大的相对密度和抗弯强度, 分别为89.8%和162.5 MPa, 较固相含量为32.5% (体积分数)的样品分别提升了10%和16%。本研究通过对陶瓷浆料性能的优化, 提升了DLP成形Si3N4陶瓷的性能, 为Si3N4等非氧化物陶瓷光固化成形奠定了实验基础。
氮化硅 数字光处理 固相含量 相对密度 抗弯强度 Si3N4 digital light processing solid loading relative density flexural strength
1 华南师范大学广州市特种光纤光子器件与应用重点实验室, 广东 广州510006
2 广东省工业超短脉冲激光技术企业重点实验室, 广东 深圳 518055
3 华南理工大学化学与化工学院, 广东 广州510641
4 广东省计划生育科学技术研究所(广东省计划生育专科医院), 广东 广州510600
传统的陶瓷成型工艺存在着材料利用率低、能量消耗高等问题。为此, 本文利用数字光处理(DLP)3D打印技术, 制备了精细、复杂结构氧化锆陶瓷。实验配置了固相质量分数72.5%的陶瓷-光敏树脂浆料, 以紫外光为光源, 使浆料逐层固化, 叠加成型。实验还研究了曝光时间、曝光强度等因素对固化深度的影响, 优化后的陶瓷浆料表现出良好的固化效率与成型精度。最后本文还研究了烧结温度对陶瓷器件致密度以及维氏硬度的影响。最终制造出了致密度达95%以上、维氏硬度11.3 GPa、XRD表征为四方相的氧化锆陶瓷器件, 实现了复杂陶瓷器件的快速打印制备。
陶瓷材料 光敏树脂 数字光处理 烧结 ceramic material photosensitive resin DLP sintering
为了满足用户对高分辨率、大屏幕、大色域图像的追求,设计了一种基于激光光源照明系统的超高清(UHD) DLP投影光学引擎,样机应用单片式4K TRP DMD芯片,采用红(638 nm)、绿(532 nm)、蓝(447 nm)三色激光器作为光源。介绍了DLP UHD照明光学系统的两种典型设计方案,采用复眼透镜阵列作为匀光方案来提高光能利用率和光源均匀度。还介绍了TI的TRP技术和XPR技术,对比了适合于TRP技术的TIR和RTIR棱镜的优缺点,给出了光学仿真,设计了双DDPP4422+FPGA的驱动系统, 实现了投射比为0.248的激光投影样机。样机色彩饱和度高,显示效果好。光学系统结构简单、集成化程度高、易于实现批量化生产。
激光显示 超高清 数字光处理技术 数字微镜元件 光学引擎 laser display ultra high definition digital light processing digital micromirror device optical engine
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，应用光学国家重点实验室 超精密光学工程研究中心，长春 130033
为保证数字微镜器件(DMD)的温度水平满足要求，采用计算和试验相结合的方法，对DMD 热设计进行了研究。通过设计强迫液体冷却的散热方案，计算DMD 各个测温点的温升，得出反射红、绿、蓝光的DMD 最大温升分别为14.4 ℃、11.3 ℃、10.2 ℃，通过试验对热设计方案及计算结果进行了验证，试验结果与计算结果最大偏差不超过2.5 ℃，试验表明，所设计的热设计方案可靠，温升计算正确，为整机热设计和优化提供了理论依据。
热力工程 数字微镜器件 数字光处理 热设计 thermal engineering digital micro-mirror device (DMD) digital light processing (DLP) thermal design
1 清华大学 深圳研究生院, 广东 深圳518055
2 清华大学 精密仪器与机械学系, 北京 100084
介绍了传统脉宽调制(PWM)灰度算法以及其存在的缺陷, 提出了一种增强型的PWM灰度算法, 基于人眼的视觉特性将时间子场重新分布。搭建了基于FPGA的数字光处理(DLP)投影显示系统, 给出了系统的框图和工作原理。并使用该系统验证了算法的可行性。该投影系统植入增强型PWM算法后数字微镜器件(DMD)微镜开关频率明显提高, 相比于传统算法图像显示效果明显提高, 人眼的闪烁感明显降低, 动态图像的稳定性大幅度提高。
灰度算法 脉宽调制 数字光处理 显示 gray level algorithm PWM FPGA FPGA DLP display
1 天津科技大学电子信息与自动化学院， 天津 300222
2 香港科技大学显示技术研究中心， 香港 九龙
3 天津峰景光电科技有限公司， 天津 300384
直角全反射式(TIR)棱镜比传统TIR棱镜加工难度低，结构上体积减小50%，重量减小42%，从而降低成本。为了使结构便于加工，应用光学理论对直角TIR棱镜进行优化设计。最后运用光学软件对设计进行模拟，实验结果表明，系统效率从53%降低到48.3%，均匀性从68%上升到91%，证明了设计的直角TIR棱镜的合理性与可行性。
光学器件 直角全反射式棱镜 数字光处理 光程 照明 中国激光
2012, 39(s2): s216004
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院 研究生院，北京 100039
动态红外场景投影(DIRSP)技术是考察和评估红外成像测量跟踪系统性能指标的主要方法。本文回顾了国内外DIRSP技术的发展现状及应用，概述了几种主要的DIRSP技术及其特点。在详细介绍数字微镜器件(DMD)的工作原理及机械结构的基础上，总结了灰度等级控制的方法及其特点。通过对3种数字光处理(DLP)显示系统投影原理的对比，指出了各自的特点和应用场合。重点分析了基于DMD的DIRSP系统-微镜阵列投影系统(MAPS)的工作原理、系统结构、性能指标及技术优势，并讨论了将DMD应用于DIRSP所采用的6大关键技术。最后，结合DIRSP技术的应用背景和国内外研究现状，对下一步的研究工作做了展望。
数字微镜器件 数字光处理 动态红外场景投影 微镜阵列投影系统 Digital Micromirror Device(DMD) Digital Light Processing(DLP) Dynamic Infrared Scene Projection(DIRSP) Micromirror Array Projector System(MAPS)
详细介绍了一种基于背投显示设备的裸眼立体显示方法，可实现观众在不佩戴特殊眼镜的情况下观看有立体效果的视频。不同于现在广泛采用的光栅方法，提出算法基于DLP特有的成像原理，更改原先的单片DMD投影为左右两片DMD交替投影，将对应于左右眼的视频帧按时间顺序交叉处理后，依次投射至屏幕上。和使用分光眼镜或者是采用光栅来分离左右眼接收光不同的是，提到的方法采用特殊的透镜屏幕，可以有效使得左右眼分别看到互不干扰的视频对，从而产生视差。实际观测效果证明方法在清晰度和观看视角方面都具有更优的性能，并且降低观看和视频源获取的复杂度。
虚拟现实 裸眼立体显示 数字光处理器 立体视频帧 视差
