3D打印技术主要应用于航天航空行业、食品行业、汽车工业、医疗行业等领域。近年来,牙科3D打印在医疗行业中成为热门,因此本文选择面向牙科的3D打印快速成型技术进行研究。常用于牙科3D打印的快速成型技术主要有以下四种:FDM技术、SLA技术、PolyJet技术和DLP技术。FDM技术的缺点是成型物体精度低,成型速度较慢、打印机结构精度要求高、对喷头温度的要求也很高,此外,打印材料需要在喷头中高温熔融,会产生刺激性气味气体;SLA技术的缺点是需要专用的实验环境,成型后需要进行二次固化等后处理,激光管寿命短(3000小时左右,价格昂贵),成型时间较长,使用的原材料有限;PolyJet技术的缺点是耗材成本较高、对打印机的结构精度要求非常高;DLP技术是以高分辨率的DLP投影仪来固化液态的光聚合物,每次固化一个层面,步进电机带动滑杆向下移动一个距离,直至打印完整个三维物体。与前三种成型技术相比,DLP技术最大的优点就是成型速度快,精度高。前三种成型技术采取的是由点到线,再到面,最后到三维物体,而DLP技术则是直接成一个面,再到三维物体,因此成型速度快。对于DLP技术来说,投影仪的分辨率越高,成型精度就越高。尽管该成型技术可使用的打印材料较少,但是对于在牙科上的应用来说,目前MED610这款打印材料就足以满足需要,所以影响并不大。通过对上述四种成型技术的比较,本文选取了成型速度快、精度高的DLP技术来实现假牙、牙模、牙套等物件的3D打印。本文设计的基于DLP成型技术的3D打印机主要由DLP投影系统、打印机服务器、步进电机控制系统、步进电机套件、成型套件五个部分组成。其中DLP投影系统是基于DLP投影仪进行改进的,通过HDMI接口连接到打印机服务器,用于传输3D模型图像信息,使其投影到成型平台上固化液态打印材料成型;打印服务器是基于树莓派3B平台构建,它是本文设计系统的核心部分,用于客户机访问上传3D打印文件并控制打印机其他组成部分工作,完成打印任务;步进电机控制系统是基于Arduino Mega2560的平台搭建,通过USB转串口连接打印机服务器,用于控制步进电机的运动;步进电机套件是由步进电机、螺杆、导轨三部分组成,主要是当接收到步进电机控制系统的信号时,带动成型平台在成型槽内运动。成型套件包括成型平台与成型槽,用于固定3D打印物体和液态打印材料。步进电机控制系统、步进电机套件、成型套件共同组成打印机的机械系统。为了提高成型精度和成型速度,本文基于DLP投影仪来搭建验证实验平台,具体步骤如下:第一,对该投影仪的光学系统进行优化,基于柯拉照明系统的原理,将光源所成的像与投影镜头重合,使得像面边缘光照度更接近中心光照度,提高成型精度;第二,设计梯形光积分器,增强紫外光照能量,缩短固化时间,提高成型速度。结果表明,与改良光学系统前相比,DLP成型精度(0.05mm)要高和成型速度(0.013mm/s)要快。通过最后实验结果可知,研究这种成型速度快、精度高、结构简单、成本低廉的3D打印机可以运用于牙科方面。