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避免光固化列印產生階梯紋的最佳旋轉角公式講解



  在淺談光固化的像素紋與階梯紋問題以及解決方案(The Staircase Effect)這篇文章中我有提到一個最佳旋轉角的計算公式。利用Google的瀏覽器計算機可以輸入arctan(Layer Height/Pixel Width) in degrees去計算出屬於自己機器與層高的最佳旋轉角,而這篇文章我就想解釋一下它的原因是甚麼。

  在網路上有人利用desmos這個網站寫了一個最佳旋轉角公式的函數圖形工具,我就利用這個工具的圖形來解釋一下為甚麼要使用最佳旋轉角,來讓列印的物件有較佳的表面。

  在先前的文章中我有提到,從微觀的角度來看光固化是透過一格一格的方式疊加,去產生出具體的立體形狀。如果以單一斜平面的情況下來說,格子看起來就像階梯狀的成長上去,當我今天傾斜的角度越斜,就會產生如紅圈處的現象,為了要用一格一格的方式去疊加出一條斜線,就會有這種現象產生(也就是我一直說的跳格),也可以稱為Staircase Effect。這個現象在光固化的XYZ軸(LCD形式的),以及FDM的Z軸上都會產生。


  而最佳旋轉角的目的,就是為了讓其直線的延伸線會一路依循著像素格與層高的頂點移動,如此一來可以確保在斜面上的跳格都只會有一格產生,當跳格之間的尖端對角線越短,我發覺對視覺的影響就越小。


  說真的雖然印出來實際上會有很大的改善,但我還是不明白為什麼長距離的跳格,在視覺上會有這麼明顯的階梯紋路產生。從這個公式我們也可以知道,當你的機器今天有著很小的像素寬度(也意味著解析度高),以及用較小的層高去列印,會有更細緻的"格子",因此像素紋的影響也會顯得更小

  像素格寬度基本上在購買機器時間就固定了,而且越小的像素格也更要求UV光的平行度與均勻性,同時也考驗著樹脂的品質與特性。而層高的高度也有最小的限制,因為在Z軸的移動上有所謂的重複定位精度限制,如果機器本身架構不佳,就算把層高拉小所產生的差異也不大。