基于液體光固化成型的快速3D打印裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術(shù)公開了一種基于液體光固化成型的快速3D打印裝置，包括：載物臺、液體槽、阻聚劑腔體、成型膜、升降臺、執(zhí)行機構(gòu)、環(huán)境變量傳感器及中央控制器；所述液體槽安裝在載物臺上，內(nèi)盛有用于光固化的液態(tài)可聚合物；所述阻聚劑腔體設(shè)置在所述液體槽下方；所述成型膜設(shè)置在所述液體槽與阻聚劑腔體之間；所述執(zhí)行機構(gòu)，包括運動機構(gòu)及數(shù)字光處理器；所述中央控制器與所述執(zhí)行機構(gòu)及環(huán)境變量傳感器連接。本實用新型專利技術(shù)基于液體光固化成型的快速3D打印裝置加快了光固化成型的速度，提高了成型物體精度，打印速度精度可調(diào)，改善打印物體的物理特性，減弱光固化成型技術(shù)在打印過程中對支撐結(jié)構(gòu)的依賴。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及3D快速成型
，尤指一種基于液體光固化成型的快速3D打印裝置。
技術(shù)介紹
3D打印作為快速成型的重要方法，與傳統(tǒng)的切削技術(shù)不同，是一種增材制造技術(shù)。3D打印以經(jīng)過智能化處理后的三維數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，獲取模型切片，運用可熱熔粘合或可固化液體等材料，通過分層加工、疊加成形的方式“逐層增加材料”來生成三維實體。3D打印技術(shù)相對傳統(tǒng)的制造方式更加節(jié)約材料，更加適合個性化產(chǎn)品的生產(chǎn)，尤其是切削技術(shù)難以生產(chǎn)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)物體。3D打印技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)療醫(yī)藥、軍事等領(lǐng)域，該技術(shù)的大眾化將使得社會制造成為可能，進一步解放每個社會個體的創(chuàng)造力價值。然而打印速度、打印精度和材料需求是限制3D打印技術(shù)發(fā)展的瓶頸。立體光固化成型(SLA)和數(shù)字光處理(Digital Light Processing,DLP)是以液態(tài)可固化材料為打印原料的常見3D打印技術(shù)。DLP技術(shù)通常采用紫外光束投影到盛放在液體槽中透明、有黏性的液態(tài)光敏樹脂，使之快速聚合固化，在升降臺的提升下層層固化堆疊成最終物體。然而，由于每次固化后填充液態(tài)樹脂和留出固化空隙的需要，物體固化面需要反復(fù)分離成型膜、重定位，這使得打印速度只能達到毫米每小時的級別。同時逐層投影固化造成打印物體表面粗糙，以及隨之而來的在堆疊方向上不滿意的力學(xué)特性，使光固化類方法的應(yīng)用得到很大的限制。
技術(shù)實現(xiàn)思路
基于此，本技術(shù)提供一種打印速度快、精度高的基于液體光固化成型的快速3D打印裝置。為了實現(xiàn)本技術(shù)的目的，本技術(shù)采用以下技術(shù)方案：一種基于液體光固化成型的快速3D打印裝置，包括：載物臺；液體槽，安裝在載物臺上；所述液體槽內(nèi)盛有用于光固化的液態(tài)可聚合物；阻聚劑腔體，對應(yīng)安裝在所述液體槽下方；該阻聚劑腔體裝有用于抑制輻照下液態(tài)可聚合物聚合反應(yīng)的阻聚劑；成型膜，安裝在所述液體槽與阻聚劑腔體之間；所述成型膜具有光透性和抑制劑透過能力，根據(jù)所述阻聚劑透過成型膜與液態(tài)可聚合物作用，所述成型膜上表面形成一層未固化的液體層；升降臺，用于連接被打印物體；執(zhí)行機構(gòu)，包括運動機構(gòu)及數(shù)字光處理器，所述運動機構(gòu)連接所述升降臺以帶動升降臺的移動；所述數(shù)字光處理器位于所述阻聚劑腔體的下方，將合適的光源調(diào)制之后，透過所述阻聚劑腔體、成型膜投影到液體槽中，引發(fā)聚合交聯(lián)固化反應(yīng)；環(huán)境變量傳感器，用于監(jiān)控環(huán)境變量；及中央控制器，該中央控制器與所述執(zhí)行機構(gòu)及環(huán)境變量傳感器連接。在其中一個實施例中，所述液體槽、阻聚劑腔、成型膜分別通過一緊固件連接在一起，固定于所述載物臺之上，且可拆卸。在其中一個實施例中，所述緊固件為環(huán)形螺紋緊固件，緊固件的內(nèi)壁設(shè)有螺紋；所述液體槽的底部外壁、阻聚劑腔體的頂部外壁及成型膜的外壁均設(shè)有外螺紋以與所述緊固件的螺紋對應(yīng)配合。在其中一個實施例中，所述液體槽與一液體供應(yīng)管道相通，以保證液體槽內(nèi)的液態(tài)可聚合物的充足；該阻聚劑腔體與一阻聚劑供應(yīng)管道連通；所述執(zhí)行機構(gòu)還包括管道泵及管道閥，所述管道泵及管道閥位于液體供應(yīng)管道與阻聚劑供應(yīng)管道上。在其中一個實施例中，所述執(zhí)行機構(gòu)還包括加熱器、散熱器；所述加熱器安裝于液體槽的底部以適時加熱液體；所述散熱器置于液體槽下部，以消散光固化過程釋放的熱量，控制打印環(huán)境溫度。在其中一個實施例中，所述環(huán)境變量傳感器包括溫度傳感器、壓強傳感器、液位傳感器、速度傳感器、液體粘度計、光電探測器；所述溫度傳感器安置于成型膜上以監(jiān)控液體溫度；所述壓強傳感器置于所述阻聚劑腔體內(nèi)以監(jiān)控阻聚劑供應(yīng)壓強；所述液位傳感器用于監(jiān)控液體槽的液位水平；所述速度傳感器直接與間接地監(jiān)控升降臺的運動速度與位置，用于調(diào)節(jié)打印速度與定位反饋；所述光電探測器用于監(jiān)控所述數(shù)字光處理器的調(diào)制光輻照強度。本技術(shù)的基于液體光固化成型的快速3D打印裝置通過所形成的未固化液體層，使得升降臺不需要反復(fù)地提升、填充液體、重定位、投影固化，而是通過提升運動產(chǎn)生的液體壓力自然填充液態(tài)可聚合物，從而實現(xiàn)連續(xù)地提升運動與光固化過程。附圖說明圖1為本技術(shù)的一較佳實施例的基于液體光固化成型的快速3D打印裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1的基于液體光固化成型的快速3D打印裝置的另一角度的示意圖，其中載物臺、液體槽及阻聚劑腔體呈剖開設(shè)置。圖3為圖2的基于液體光固化成型的快速3D打印裝置的局部示意圖及部分放大圖。圖4為本技術(shù)的基于液體光固化成型的快速3D打印裝置的控制系統(tǒng)邏輯圖。圖5為本技術(shù)的基于液體光固化成型的快速3D打印裝置的打印速度控制方法邏輯圖。圖6為本技術(shù)的基于液體光固化成型的快速3D打印裝置的工作方法流程圖。圖7為本技術(shù)的基于液體光固化成型的快速3D打印裝置的系統(tǒng)配置方法示意圖。具體實施方式為了便于理解本技術(shù)，下面將對本技術(shù)進行更全面的描述。但是，本技術(shù)可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，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技術(shù)的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本技術(shù)的
的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本技術(shù)的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本技術(shù)。請參閱圖1至圖3，為本技術(shù)一較佳實施方式的基于液體光固化成型的快速3D打印裝置，包括載物臺10、安裝在載物臺10上的液體槽20、對應(yīng)該液體槽20下方的阻聚劑腔體30、設(shè)置在液體槽20與阻聚劑腔體30之間的成型膜40、升降臺50、連接升降臺50的運動機構(gòu)60、數(shù)字光處理器(Digital Light Processing,DLP)70及中央控制器80。所述基于液體光固化成型的快速3D打印裝置在本實施例中為一密封的工作室，所述載物臺10設(shè)置在該基于液體光固化成型的快速3D打印裝置的中下部位置，并將基于液體光固化成型的快速3D打印裝置劃分為位于上部的密封的打印室15和位于下部的設(shè)備室16。所述液體槽20安裝在載物臺10上，并位于打印室15中。該液體槽20內(nèi)盛放用于光固化的液態(tài)可聚合物21。該液體槽20與一液體供應(yīng)管道22相通，以保證液體槽20內(nèi)的液態(tài)可聚合物21的充足。該液體槽20通過緊固件25與載物臺10固定，并且與載物臺10可拆卸連接。所述緊固件25為環(huán)形螺紋緊固件，緊固件25的內(nèi)壁設(shè)有螺紋。所述阻聚劑腔體30安裝在載物臺10下方，并位于設(shè)備室16中。該阻聚劑腔體30內(nèi)充滿用于抑制輻照下液態(tài)可聚合物聚合反應(yīng)的阻聚劑31。該阻聚劑腔體30與一阻聚劑供應(yīng)管道32連通。該阻聚劑腔體30通過緊固件25與載物臺10固定，并且與載物臺10可拆卸連接。所述成型膜40安裝在載物臺10上，并位于液體槽20及阻聚劑腔體30之間，用于供阻聚劑31經(jīng)所述成型膜40滲透進入液體槽20底部。在本實施例中，該成型膜40上接液體槽20，下接阻聚劑腔體30。成型膜40為本技術(shù)基于液體光固化成型的快速3D打印裝置的核心組件，由復(fù)合材料制成。該復(fù)合材料具有光透性和一定的阻聚劑透過能力，用于打印過程中，阻聚劑31透過成型膜40，抑制液態(tài)可聚合物21的固化反應(yīng)，在其上表面維持一層未固化的液態(tài)可聚合物，保證光固化過程連續(xù)進行。該層未固化的液態(tài)可聚合物，稱為未固化液體層。在本實施例中成型膜40由具有光透性與阻聚劑透過性的聚合本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種基于液體光固化成型的快速3D打印裝置，其特征在于，包括：載物臺；液體槽，安裝在載物臺上；所述液體槽內(nèi)盛有用于光固化的液態(tài)可聚合物；阻聚劑腔體，對應(yīng)安裝在所述液體槽下方；該阻聚劑腔體裝有用于抑制輻照下液態(tài)可聚合物聚合反應(yīng)的阻聚劑；成型膜，安裝在所述液體槽與阻聚劑腔體之間；所述成型膜具有光透性和抑制劑透過能力，根據(jù)所述阻聚劑透過成型膜與液態(tài)可聚合物作用，所述成型膜上表面形成一層未固化的液體層；升降臺，用于連接被打印物體；執(zhí)行機構(gòu)，包括運動機構(gòu)及數(shù)字光處理器，所述運動機構(gòu)連接所述升降臺以帶動升降臺的移動；所述數(shù)字光處理器位于所述阻聚劑腔體的下方，將合適的光源調(diào)制之后，透過所述阻聚劑腔體、成型膜投影到液體槽中，引發(fā)聚合交聯(lián)固化反應(yīng)；環(huán)境變量傳感器，用于監(jiān)控環(huán)境變量；及中央控制器，該中央控制器與所述執(zhí)行機構(gòu)及環(huán)境變量傳感器連接。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于液體光固化成型的快速3D打印裝置，其特征在于，包括：載物臺；液體槽，安裝在載物臺上；所述液體槽內(nèi)盛有用于光固化的液態(tài)可聚合物；阻聚劑腔體，對應(yīng)安裝在所述液體槽下方；該阻聚劑腔體裝有用于抑制輻照下液態(tài)可聚合物聚合反應(yīng)的阻聚劑；成型膜，安裝在所述液體槽與阻聚劑腔體之間；所述成型膜具有光透性和抑制劑透過能力，根據(jù)所述阻聚劑透過成型膜與液態(tài)可聚合物作用，所述成型膜上表面形成一層未固化的液體層；升降臺，用于連接被打印物體；執(zhí)行機構(gòu)，包括運動機構(gòu)及數(shù)字光處理器，所述運動機構(gòu)連接所述升降臺以帶動升降臺的移動；所述數(shù)字光處理器位于所述阻聚劑腔體的下方，將合適的光源調(diào)制之后，透過所述阻聚劑腔體、成型膜投影到液體槽中，引發(fā)聚合交聯(lián)固化反應(yīng)；環(huán)境變量傳感器，用于監(jiān)控環(huán)境變量；及中央控制器，該中央控制器與所述執(zhí)行機構(gòu)及環(huán)境變量傳感器連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于液體光固化成型的快速3D打印裝置，其特征在于：所述液體槽、阻聚劑腔、成型膜分別通過一緊固件連接在一起，固定于所述載物臺之上，且可拆卸。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于液體光固化成型的快速3D打印裝置，其特征在于：所述緊固件為環(huán)形螺紋緊固件，緊固件的內(nèi)壁設(shè)有螺紋；所述液...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：沈震，郭超，熊剛，商秀芹，
申請(專利權(quán))人：東莞中國科學(xué)院云計算產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新與育成中心，
類型：新型
國別省市：廣東;44