3D打印設備及方法技術

本發明專利技術涉及一種3D打印設備及方法。該一種3D打印方法使用幕簾涂覆器在成型缸的固化平面上涂覆光敏感型工作液，所述幕簾涂覆器具有出液口，從所述出液口擠出的工作液形成幕簾，隨著所述幕簾涂覆器與所述固化平面的相對運動，所述幕簾均勻涂覆在所述固化平面上形成涂覆層，在涂覆過程中，控制所述幕簾的高度小于50mm。本發明專利技術研究發現，幕簾涂覆過程中并非幕簾越高其狀態越穩定，滿足條件的短的幕簾，如高度小于50mm的幕簾，其穩定性更優，并且能夠節約設備空間，使幕簾涂覆的方法更加經濟和實用。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及3D打印
，尤其是涉及一種3D打印設備及方法。
技術介紹
SLA(立體光固化)技術是基于液態光敏樹脂的光聚合原理工作，是常見的3D打印技術之一。常用的SLA設備通常包括光源、用于容納光敏樹脂的液槽，控制器以及一個可升降的支撐平臺，支撐平臺上放置成型缸(又稱工作缸或制造缸)。3D打印時，將液態光敏樹脂盛滿在一個液槽中，控制光束在樹脂液面上掃描，掃描的軌跡及光斑的有無均由控制器來控制，光斑照射的地方，液體固化。固化開始時，控制成型缸的固化平面下一個層厚的深度，光斑在液面上選擇性照射并固化液體；當一層掃描完成后，未被照射的地方仍是液態樹脂；接著控制成型缸下降一層高度，在已固化成形的層面上又涂覆一層樹脂，然后再進行該層的光照掃描，使新固化的一層牢固地粘在之前的固化層上，如此重復直到整個三維物體制造完畢，得到一個三維實體。目前在光固化技術中，如何在加工中的三維物體頂層表面上實現下一層液體樹脂的涂覆是人們關系的研究課題，通常采用的做法是利用刮刀以一個層厚的高度掠過三維物體來實施。然而這種做法的缺點是，刮刀在推進時前方堆積有大量的液體樹脂，容易在刮刀和三維物體之產生作用力，尤其是在三維物體的邊緣，這種作用力會使之變形或者損壞，同時還可能導致液面不平整。這些問題可以通過減緩刮刀的涂覆速度來實現，但意味著在涂覆過程中將浪費更多的時間，從而降低SLA工藝效率。實際操作過程中，為了實現較好的涂覆效果，刮刀式的涂覆過程耗時巨大，占據整個加工工藝時間一半以上。這個問題隨著高粘度樹脂在SLA中的使用而變得更加突出。高粘度樹脂材料產品具有更好的性能，但顯而易見的是，材料的高粘度在一定程度上降低了刮刀的涂覆速度。使用簾式涂覆的方法可以克服上述問題。使用簾式涂覆的方法關鍵在于液體幕簾的穩定性，同時要兼顧考慮該方法在光固化設備中實施的便捷性和實用性。Materialize公司在專利WO9729901A1中提及了一方法，并根據此方法開發了Mammoth光固化設備。對于幕簾的穩定性，Materialize公司認為，簾體越高，其狀態越穩定，短的簾體不夠“固定”，容易在作用力下發生拉拽現象，導致幕簾破壞和液體飛濺。基于這種認識，Mammoth設備中使用了較高的幕簾設計，其高度為125mm。然而Materialize公司采用的幕簾涂覆方法實際過程中存在如下問題：1、涂覆開始前，需要一段長的初始距離來使幕簾達到穩定狀態；2、形成的幕簾容易受到空氣阻力的影響。前者使得光固化設備必須設置更為龐大的空間來容納初始距離，后者使得設計者們必須在涂覆裝置中設計一個防護罩，用于減小空氣阻力的影響，但這些解決措施使得其簾式涂覆方法的經濟性和實用性大大降低。
技術實現思路
基于此，有必要提供一種能夠使幕簾快速達到穩定狀態且不易受空氣阻力影響的3D打印設備及方法。本專利技術為解決上述技術問題的技術方案是：一種3D打印方法，包括如下步驟：使用幕簾涂覆器在成型缸的固化平面上涂覆光敏感型工作液，所述幕簾涂覆器具有出液口，從所述出液口擠出的工作液形成幕簾，隨著所述幕簾涂覆器與所述固化平面的相對運動，所述幕簾均勻涂覆在所述固化平面上形成涂覆層，在涂覆過程中，控制所述幕簾的高度小于50mm；使用光源在所述涂覆層的預設位點進行選擇性光照，使預設位點處的所述工作液固化成型；控制所述固化平面下降一層新近涂覆的涂覆層的高度，在已固化成型的涂覆層上繼續涂覆工作液，形成新的涂覆層，并使用所述光源在預設位點照射所述新的涂覆層；重復上述動作直至完成所需的3D打印。在其中一個實施例中，所述幕簾涂覆器或所述幕簾的運動速度v滿足： v ≥ 2 · σ ρ · t ]]>其中，t為所述幕簾的厚度，σ為所述幕簾的表面張力，ρ為所述工作液的密度。在其中一個實施例中，所述幕簾的厚度根據待形成的涂覆層的厚度設計，所述幕簾的厚度與所述涂覆層的厚度相等。在其中一個實施例中，所述3D打印方法還包括在涂覆之前使所述幕簾達到穩定狀態的步驟，具體是在涂覆之前，在所述出液口出液之后，將所述幕簾涂覆器以非穩定態加速運行預設距離，直至從所述出液口擠出的幕簾達到穩定狀態。本專利技術還提供了一種3D打印設備，其包括成型缸、光源、儲液容器及幕簾涂覆器；所述成型缸的支撐組件為可升降式結構；所述光源及所述幕簾涂覆器位于所述成型缸的上方；所述幕簾涂覆器具有進液口和出液口且內部設有與所述進液口及所述出液口連通的壓力均衡槽，所述出液口與所述成型缸的固化平面之間的距離小于50mm；所述儲液容器與所述幕簾涂覆器的進液口之間通過輸液管道連通。在其中一個實施例中，所述幕簾涂覆器包括第一涂覆頭和第二涂覆頭；所述第一涂覆頭內設有第一壓力槽，所述第二涂覆頭內設有第二壓力槽，所述第一涂覆頭與所述第二涂覆頭固定連接且第一壓力槽與所述第二壓力槽對應配合構成所述壓力均衡槽，所述第一涂覆頭的底部與所述第二涂覆頭的底部之間具有連通所述壓力均衡槽的間隙，該間隙形成所述出液口；所述進液口設在所述第一涂覆頭上，且所述進液口的數量至少為一個，若所述進液口有多個，多個所述進液口在所述第一涂覆頭上均勻分布，相鄰的進液口之間的距離不超過100mm。在其中一個實施例中，所述第一壓力槽及所述第二壓力槽均為半圓柱形槽，所述第一壓力槽與所述第二壓力槽配合構成圓柱形的所述壓力均衡槽。在其中一個實施例中，所述幕簾涂覆器還包括內襯片，所述內襯片設在所述第一涂覆頭與所述第二涂覆頭之間，用以調節所述第一涂覆頭的底部與所述第二涂覆頭的底部之間的間隙的寬度。在其中一個實施例中，所述第一涂覆頭、所述內襯片及所述第二涂覆頭之間通過多個等距設置的螺絲固定連接，相鄰的螺絲之間相距不超過50mm，且所述螺絲所在位置與所述壓力均衡槽之間的距離不超過10mm。在其中一個實施例中，所述壓力均衡槽的內徑為5～7mm。在本專利技術大量的理論和實踐過程中，意外的發現，幕簾涂覆過程中并非幕簾越高其狀態越穩定，滿足條件的短的幕簾，如高度小于50mm的幕簾，其穩定性更優，并且能夠節約設備空間，使幕簾涂覆的方法更加經濟和實用。附圖說明圖1為一實施例的幕簾涂覆的原理示意圖；圖2為一實施例的幕簾涂覆器的剖視圖；圖3為圖2所示幕簾涂覆器的另一視角的剖視圖。具體實施方式為了便于理解本專利技術，下面將參照相關附圖對本專利技術進行更全面的描述。附圖中給出了本專利技術的較佳實施例。但是，本專利技術可以以許多不同的形式來實現，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本專利技術的公開內容的理解更加透徹全面。需要說明的是，當元件被稱為“固定于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本專利技術的
的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本專利技術的說明書中所使用的術語只是本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種3D打印方法，其特征在于，包括如下步驟：使用幕簾涂覆器在成型缸的固化平面上涂覆光敏感型工作液，所述幕簾涂覆器具有出液口，從所述出液口擠出的工作液形成幕簾，隨著所述幕簾涂覆器與所述固化平面的相對運動，所述幕簾均勻涂覆在所述固化平面上形成涂覆層，在涂覆過程中，控制所述幕簾的高度小于50mm；使用光源在所述涂覆層的預設位點進行選擇性光照，使預設位點處的所述工作液固化成型；控制所述固化平面下降一層新近涂覆的涂覆層的高度，在已固化成型的涂覆層上繼續涂覆工作液，形成新的涂覆層，并使用所述光源在預設位點照射所述新的涂覆層；重復上述動作直至完成所需的3D打印。

【技術特征摘要】
1.一種3D打印方法，其特征在于，包括如下步驟：使用幕簾涂覆器在成型缸的固化平面上涂覆光敏感型工作液，所述幕簾涂覆器具有出液口，從所述出液口擠出的工作液形成幕簾，隨著所述幕簾涂覆器與所述固化平面的相對運動，所述幕簾均勻涂覆在所述固化平面上形成涂覆層，在涂覆過程中，控制所述幕簾的高度小于50mm；使用光源在所述涂覆層的預設位點進行選擇性光照，使預設位點處的所述工作液固化成型；控制所述固化平面下降一層新近涂覆的涂覆層的高度，在已固化成型的涂覆層上繼續涂覆工作液，形成新的涂覆層，并使用所述光源在預設位點照射所述新的涂覆層；重復上述動作直至完成所需的3D打印。2.如權利要求1所述的3D打印方法，其特征在于，所述幕簾涂覆器或所述幕簾的運動速度v滿足： v ≥ 2 · σ ρ · t ]]>其中，t為所述幕簾的厚度，σ為所述幕簾的表面張力，ρ為所述工作液的密度。3.如權利要求2所述的3D打印方法，其特征在于，所述幕簾的厚度根據待形成的涂覆層的厚度設計，所述幕簾的厚度與所述涂覆層的厚度相等。4.如權利要求1所述的3D打印方法，其特征在于，還包括在涂覆之前使所述幕簾達到穩定狀態的步驟，具體是在涂覆之前，在所述出液口出液之后，將所述幕簾涂覆器以非穩定態加速運行預設距離，直至從所述出液口擠出的幕簾達到穩定狀態。5.一種3D打印設備，其特征在于，包括成型缸、光源、儲...

【專利技術屬性】
技術研發人員：許小曙，雅各布·賈馬爾，李清，賴端，肖朋，
申請(專利權)人：廣州南沙三D打印創新研究院，
類型：發明
國別省市：廣東;44