一種高粘度光敏混合材料數字化面投影3D成形裝置與方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種高粘度光敏混合材料數字化面投影3D成形裝置與方法，包括工作臺、置于其上的成型機構以及用于盛裝光敏樹脂材料的漿料盒以及置于工作臺下方的數字化投影紫外光源設備；漿料盒的截面形狀為圓形結構，它包括漿料盒外層缸和置于其內的旋轉漿料盒內層缸；工作臺上還設有一刮板機構；當旋轉漿料盒內層缸轉動時，刮板機構將旋轉漿料盒內層缸內盛裝的液態的光敏樹脂材料均勻鋪展，使光敏樹脂材料的表面沿水平面方向平整、均勻。本裝置造價低廉，技術手段簡便易行，有效解決了現有數字化面投影3D成形裝置，在采用流動性差、不宜鋪展的高粘度光敏混合材料作為成型材料時，所遇到的成型難、成型速度慢、成型精度低等技術難題。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及面投影3D成形裝置，尤其涉及一種高粘度光敏混合材料數字化面投影3D成形裝置與方法。
技術介紹
3D打印是新型快速成型制造技術。它通過專用軟件對三維模型進行切片分層，獲得截面數據，然后導入快速成型設備，采用材料逐層累加的方法制造實體零件的技術。通過逐層累加，可以幾乎完成任意幾何形狀零件的制造，具備加工單件，小批量，復雜幾何結構，組織致密的優點。陶瓷等一些材料，由于高硬、耐磨、抗壓強度、自然純真，晶瑩剔透、色澤逼真等特點獲得廣泛應用。然而，目前陶瓷等材料成型常用的激光選區熔化技術，激光選區燒結其往往存在比較大弊端，比如激光選區熔化技術成型中應力非常大，成型出來的樣品往往開裂，性能非常差，而激光選區燒結需要陶瓷覆膜，其材料成本附加比較高，而且成型精度成形效率大大受到限制。高粘度光敏混合材料，如陶瓷與光敏樹脂混合漿料，由于流動性差、不宜鋪展等原因，現有的3D成形裝置難以成型，如何快速、高精度實現高粘度光敏混合材料的3D成形是目前難題。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種高粘度光
敏混合材料數字化面投影3D成形裝置與方法。解決了現有技術采用高粘度光敏混合材料(如陶瓷與光敏樹脂混合漿料)由于流動性差、不宜鋪展等原因，而導致成型難、成型速度慢、成型精度低等技術問題。本專利技術通過下述技術方案實現：一種高粘度光敏混合材料數字化面投影3D成形裝置，包括控制系統、工作臺、置于工作臺上的成型機構、置于工作臺上的用于盛裝光敏樹脂材料的漿料盒以及置于工作臺下方的數字化投影紫外光源設備；所述成型機構的運動、數字化投影紫外光源設備的運行指令由控制系統控制；所述漿料盒的截面形狀為圓形結構，它包括漿料盒外層缸11和置于其內的旋轉漿料盒內層缸10，旋轉漿料盒內層缸10由電機驅動其在漿料盒外層缸11內順時針或者逆時針360°旋轉；所述工作臺上還設有一刮板機構；當旋轉漿料盒內層缸10轉動時，刮板機構將旋轉漿料盒內層缸10內盛裝的液態的光敏樹脂材料均勻鋪展，使光敏樹脂材料的表面沿水平面方向平整、均勻。所述刮板機構包括水平刮板8、懸臂9、軸12和升降基臺13；水平刮板8置于旋轉漿料盒內層缸10內的光敏樹脂材料上方，水平刮板8的下側邊緣與光敏樹脂材料的液面接觸；懸臂9的一端連接水平刮板8，另一端通過軸12安裝在升降基臺13上；調節升降基臺13的高度，改變水平刮板8的下邊緣與光敏樹脂材料的液面接觸的深度，進而改變光敏樹脂材料的鋪展厚度。當升降基臺13升高時，水平刮板8的下邊緣與光敏樹脂材料的接觸深度變淺；當升降基臺13降低時，水平刮板8的下邊緣與光敏樹脂材料的接觸深度加深。所述水平刮板8的下邊緣與光敏樹脂材料的接觸為線與面接觸。所述水平刮板8的一端向旋轉漿料盒內層缸10的內壁方向延伸，并與內壁滑動接觸，另一端向旋轉漿料盒內層缸10的圓形方向延伸；水平刮板8與懸臂9為活動連接，且它們之間的角度可調。所述水平刮板8為陶瓷材質。所述水平刮板8的長度≤旋轉漿料盒內層缸10半徑。所述成型機構包括設置在工作臺一側的直線電機導軌2、安裝在直線電機導軌2上的Z軸滑塊1、安裝在Z軸滑塊1上的成型基板6；成型基板6跟隨Z軸滑塊1在旋轉漿料盒內層缸10的上方作上下垂直移動。成型基板6通過Z軸滑塊1上緊固板5將其固定在Z軸滑塊1的卡槽上。所述數字化投影紫外光源設備包括數字化投影紫外光源發生器4和投影反射板14；投影反射板14將數字化投影紫外光源發生器4發射的投影光束15，投影到旋轉漿料盒內層缸10內的光敏樹脂材料表面，并控制投影光束15在光敏樹脂材料表面X和Y方向的移動，實現液態的光敏樹脂材料的光固化成型。一種高粘度光敏混合材料數字化面投影3D成形裝置在成形零件過程中的運行方法，包括如下步驟：(1)將正向設計或逆向設計好的三維模型，通過分層軟件進行離散分層；(2)按照分層數據，將數字化投影紫外光源設備的紫外光源調制為分層數據面投影；(3)Z軸滑塊1帶動成型基板6下行，當成型基板6的下表面與光敏樹脂材料表面接觸時停止下行；投影光束數據與光敏樹脂材料表面發生反應并固化附著到成型基板6的下表面，完成當前層固化；(4)當前層固化后，Z軸滑塊1帶動成型基板6上升一層，使附著在成型基板6上的固化層脫離光敏樹脂材料的液面；(5)旋轉漿料盒內層缸10在電機驅動下，持續作360°旋轉；液態的光敏樹脂材料跟隨旋轉漿料盒內層缸10同步轉動，其表面被陶瓷水平刮板刮平，并恢復至平整、均勻的水平面狀態；(6)Z軸滑塊1帶動成型基板6下行，使固化層與光敏樹脂材料液體界面接觸時停止下行；(7)重復循環步驟3至步驟6；直至最后一層投影數據與光敏樹脂材料發生反應，固化完成后，取下樣品；(8)將樣品高溫燒結，脫脂獲得最終致密形態成型零件。本專利技術相對于現有技術，具有如下的優點及效果：本專利技術采用了圓形的漿料盒，它包括漿料盒外層缸和置于其內的旋轉漿料盒內層缸，旋轉漿料盒內層缸由電機驅動其在漿料盒外層缸內順時針或者逆時針360°旋轉；工作臺上還設有一刮板機構；當旋轉漿料盒內層缸轉動時，刮板機構將旋轉漿料盒內層缸內盛裝的液態的光敏樹脂材料均勻鋪展，使光敏樹脂材料的表面沿水平面方向平整、均勻。由于采用可旋轉漿料盒內層缸和水平刮板，高粘度光敏混合材料可通過可旋轉漿料盒內層缸的轉動，由水平刮板均勻的鋪展在工作臺上。本專利技術為升降式的刮板機構，它包括水平刮板、懸臂、軸和升降基臺；水平刮板置于旋轉漿料盒內層缸內的光敏樹脂材料上方，水平刮板的下側邊緣與光敏樹脂材料的液面接觸；懸臂的一端連接水平刮板，另一端通過軸(12)安裝在升降基臺上；調節升降基臺的高度，改變水平刮板的下邊緣與光敏樹脂材料的液面接觸的深度，進而改變光敏樹脂材料的鋪展厚度。由于采用可調升降基臺，可直接通過升降基臺調節水平刮板距離成型平臺的高度，即控制高粘度光敏混合材料鋪展厚度，從而使成型材料、成型厚度等參數可根據需要直接調節。本專利技術采用了精密的直線電機導軌，成形基板可通過固定在直線電機導軌上的Z軸滑塊，由直線電機控制其沿導軌上下移動，實現光敏樹脂材料逐層累加成型，可實現不同高粘度光敏混合材料的高精度成型，對現有數字化面投影3D成型設備實現高粘度光敏混合材料的成型具有重要意義。本專利技術造價低廉，技術手段簡便易行，有效解決了現有數字化面投影3D成形裝置，在采用流動性差、不宜鋪展的高粘度光敏混合材料作為成型材料時，所遇到的成型難、成型速度慢、成型精度低等技術難題。附圖說明圖1是本專利技術高粘度光敏混合材料數字化面投影3D成形裝置結構示意圖。圖2是本專利技術高粘度光敏混合材料數字化面投影3D成形裝置左視圖。圖3是本專利技術高粘度光敏混合材料數字化面投影3D成形裝置工作示意圖。具體實施方式下面結合具體實施例對本專利技術作進一步具體詳細描述。實施例如圖1至3所示。本專利技術公開了一種高粘度光敏混合材料數字化面投影3D成形裝置，包括控制系統、工作臺、置于工作臺上的成型機構、置于工作臺上的用于盛裝光敏樹脂材料的漿料盒以及置于工作臺下方的數字化投影紫外光源設備；所述成型機構的運動、數字化投影紫外光源設備的運行指令由控制系統控制；所述漿料盒的截面形狀為圓形結構，它包括漿料盒外層缸11和置于其內的旋轉漿料盒內層缸10，旋轉漿料盒內層缸10由電機驅動其本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高粘度光敏混合材料數字化面投影3D成形裝置，包括控制系統、工作臺、置于工作臺上的成型機構、置于工作臺上的用于盛裝光敏樹脂材料的漿料盒以及置于工作臺下方的數字化投影紫外光源設備；所述成型機構的運動、數字化投影紫外光源設備的運行指令由控制系統控制；其特征在于：所述漿料盒的截面形狀為圓形結構，它包括漿料盒外層缸(11)和置于其內的旋轉漿料盒內層缸(10)，旋轉漿料盒內層缸(10)由電機驅動其在漿料盒外層缸(11)內順時針或者逆時針360°旋轉；所述工作臺上還設有一刮板機構；當旋轉漿料盒內層缸(10)轉動時，刮板機構將旋轉漿料盒內層缸(10)內盛裝的液態的光敏樹脂材料均勻鋪展，使光敏樹脂材料的表面沿水平面方向平整、均勻。

【技術特征摘要】
1.一種高粘度光敏混合材料數字化面投影3D成形裝置，包括控制系統、工作臺、置于工作臺上的成型機構、置于工作臺上的用于盛裝光敏樹脂材料的漿料盒以及置于工作臺下方的數字化投影紫外光源設備；所述成型機構的運動、數字化投影紫外光源設備的運行指令由控制系統控制；其特征在于：所述漿料盒的截面形狀為圓形結構，它包括漿料盒外層缸(11)和置于其內的旋轉漿料盒內層缸(10)，旋轉漿料盒內層缸(10)由電機驅動其在漿料盒外層缸(11)內順時針或者逆時針360°旋轉；所述工作臺上還設有一刮板機構；當旋轉漿料盒內層缸(10)轉動時，刮板機構將旋轉漿料盒內層缸(10)內盛裝的液態的光敏樹脂材料均勻鋪展，使光敏樹脂材料的表面沿水平面方向平整、均勻。2.根據權利要求1所述高粘度光敏混合材料數字化面投影3D成形裝置，其特征在于：所述刮板機構包括水平刮板(8)、懸臂(9)、軸(12)和升降基臺(13)；水平刮板(8)置于旋轉漿料盒內層缸(10)內的光敏樹脂材料上方，水平刮板(8)的下側邊緣與光敏樹脂材料的液面接觸；懸臂(9)的一端連接水平刮板(8)，另一端通過軸(12)安裝在升降基臺(13)上；調節升降基臺(13)的高度，改變水平刮板(8)的下邊緣與光敏樹脂材料的液面接觸的深度，進而改變光敏樹脂材料的鋪展厚度。3.根據權利要求2所述高粘度光敏混合材料數字化面投影3D成形裝置，其特征在于：當升降基臺(13)升高時，水平刮板(8)的下邊緣與光敏樹脂材料的接觸深度變淺；當升降基臺(13)降低時，水平刮板(8)的下邊緣與光敏樹脂材料的接觸深度加深。4.根據權利要求2所述高粘度光敏混合材料數字化面投影3D成形裝置，其特征在于：所述水平刮板(8)的下邊緣與光敏樹脂材料的接觸為線與面接觸。5.根據權利要求2所述高粘度光敏混合材料數字化面投影3D成形裝置，其特征在于：所述水平刮板(8)的一端向旋轉漿料盒內層缸(10)的內壁方向延伸，并與內壁滑動接觸，另一端向旋轉漿料盒內層缸(10)的圓形方向延伸；水平刮板(8)與懸臂(9)為活動連接，且它們之間的角度可調。6.根據權利要求5所述高粘度光敏混合材料數字化面投影3D成形裝置，其特征在于：所述水平刮板(8)為陶瓷材質。7.根據權利要求2所述高...

【專利技術屬性】
技術研發人員：宋長輝，楊永強，張國慶，李陽，王迪，
申請(專利權)人：華南理工大學，
類型：發明
國別省市：廣東;44