CN104191625A - Dlp光固化3d打印机的工作台组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种DLP光固化3D打印机的部件，特别是一种DLP光固化3D打印机的工作台组件，包括工作台和透明树脂槽，在所述的工作台上连接有与其保持平行状的安装底框，所述的透明树脂槽固定在安装底框上；所述的安装底框是其一侧在打印层与透明树脂槽槽底面两者脱模时瞬间向下倾斜，并且当上述的脱模过程结束后进行自动复位的安装底框。其解决了DLP光固化3D打印机在工作中当打印层与透明树脂槽槽底面进行脱模时，安装底框相对于工作台基板能够产生倾斜偏置的技术问题，从而能够实现节能省材，同时提升DLP光固化3D打印机的产品打印质量。

Description

DLP光固化3D打印机的工作台组件

技术领域

本发明涉及一种DLP光固化3D打印机的部件，特别是一种DLP光固化3D打印机的工作台组件。 

背景技术

DLP光固化3D打印机的工作原理：采用数字光处理（DLP）技术使用一个投影仪逐层固化液态光敏树脂。其能够打印出具有非常精细分辨率的对象，超过了典型的熔融长丝制造（FFF）的3D打印机。 

DLP光固化3D打印机主要有软件和硬件两部分组成。上述的硬件部分主要包括了打印机框架、投影仪、打印平台、工作台以及树脂槽，具体工作中树脂槽固定在工作台上，两者一同构成了DLP光固化3D打印机的工作台组件，打印平台的连续层结构沉入到树脂槽中，其中的树脂槽基本上就是一个装光敏树脂的缸体，软体部分产生的影像信号在经过数字处理（DLP）后再由投影仪投影出来，该投影光在透过树脂槽的底部后与光敏树脂相接触。此时光接触的光敏树脂瞬间聚合成固体（即打印层，厚度一般为25~30μm），而未与光接触的光敏树脂则还会是保持液态，从而在打印层与树脂槽的内底面之间就会形成真空，使得打印层受到液压与大气压的共同作用力。考虑到目前DLP光固化3D打印机结构中打印层与树脂槽的槽底面两者进行脱模时，固定树脂槽的工作台无法发生倾斜偏置，而树脂槽整体上又呈刚性（材料一般选用玻璃或者亚克力），其槽底面无法产生一定的形变量，打印平台克服自重以及气、液压力而被上提就需要施加较大的外力，提升了对打印机框架整体结构强度的要求，打印机框架容易损坏；同时打印层与树脂槽底面是硬性脱开，还会影响打印层的脱模效果，由于光刻成型3D打印机是通过逐层打印的方式来构造物体，物体的整一构造过程中每一打印层均需要与树脂槽底面完成一次脱模，因此上述结构会严重影响物体最终的成型效果，无法提升其表面光洁度，同时还会影响3D打印机整体的使用寿命。 

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种DLP光固化3D打印机的工作台组件，上述工作台组件中的安装底框相对于工作台基板能够产生倾斜偏置。 

为了实现上述目的，本发明所设计的一种DLP光固化3D打印机的工作台组件，包括工作台和透明树脂槽，在所述的工作台上连接有与其保持平行状的安装底框，所述的透明树脂槽固定在安装底框上；所述的安装底框是其一侧在打印层与透明树脂槽槽底面两者脱模时瞬间向下倾斜，并且当上述的脱模过程结束后进行自动复位的安装底框。 

采用了上述工作台组件的DLP光固化3D打印机在具体使用时，盛有液态光敏树脂的透明树脂槽安装在安装底框上，3D打印机的打印平台进入透明树脂槽内直至其底面与槽底面之间保持25~30μm的垂直间隙，投影仪的投影光在透过透明树脂槽后与液态光敏树脂相接触。此时光接触的液态光敏树脂瞬间聚合成打印层，而未与光接触的液态光敏树脂则还会是保持液态，从而在打印层的底面与透明树脂槽槽底面之间就会形成真空。紧接着打印层需要与透明树脂槽的槽底面进行脱模，在两者的脱模过程中安装底框瞬间向下倾斜，导致安装底框整体与工作台形成一个夹角（夹角的具体角度一般在3~7度之间），从而在打印层与透明树脂槽槽底面两者之间撕开一个微小缺口，通过该缺口将打印层的底面与透明树脂槽槽底面两者之间形成的真空给破坏，施加在打印层上的气液压力瞬间消失，打印平台能够被轻便地提升，同时由于打印层与透明树脂槽槽底面是通过相互剥离而实现脱模，因此打印层的脱模效果较好。 

作为进一步的优选，上述安装底框在工作台上的具体安装结构为：所述的安装底框通过弹性组件与工作台基面相连接，在所述安装底框的一侧边缘还设有第一凸缘，在所述工作台的下方设有当接收到打印层与透明树脂槽槽底面两者的脱模信号，则输出轴旋转一周的伺服电机，该伺服电机的输出轴上传动连接有凸轮，该凸轮的偏心端上连接有连杆，所述连杆的另一端与上述第一凸缘相连接。在具体使用中当打印层与透明树脂槽槽底面两者进行脱模时，上述优选方案中的伺服电机接收到上述脱模信号，其输出轴旋转一周并通过凸轮连杆机构带动安装底板的一侧瞬间向下倾斜再复位，安装底板的驱动方式简单有效，实用性强。 

作为再进一步的技术优选，上述的安装底框通过弹性组件与工作台基面相连接的具体结构为：所述安装底框呈矩形，并且在其四个角位置均设有第二凸缘，所述的每个第二凸缘上均设有第一通孔，并串接上U型连接件，U型连接件的两端部固定至工作台基面上，并且在U型连接件上还套接有螺旋弹簧，螺旋弹簧位于第二凸缘与工作台基面两者之间。该进一步的优选方案中安装底框与工作台基面两者的柔性连接方式简单，同时连接稳定性好。 

为了使得透明树脂槽与安装底框两者可以快速地进行组装或拆卸，方便透明树脂槽的更换与清洗，上述安装底框上设有一对滑槽，上述透明树脂槽位于该对滑槽之间，并且所述透明树脂槽的两侧均设有第三凸缘，并且该两侧的第三凸缘分别活动插接在相对应一侧的滑槽内。 

作为进一步的技术改进，本发明中透明树脂槽的槽底面开设有第二通孔，并且在该槽底面上密封铺设有透明软质层，该透明软质层完全覆盖住上述的第二通孔。上述的透明树脂槽与打印层两者进行脱模时，一个相对较小的外作用力施加在打印平台上，并结合透明软质层底部的气压作用力，打印平台就会先被提升一个高度，而透明软质层则是会发生与上述打印平台上提高度相对应的形变量。此时作用在打印平台上的气、液压力就相对减小，而透明软质层上较低处的液态光敏树脂就会向打印层与透明软质层的结合处（即透明软质层上的较高处）产生一定的压力，使得上述的结合处容易被外力剥离开。 

作为优选，上述的透明软质层主要由特氟龙基膜以及复合在其上表面的固态硅胶层组成，其中特氟龙基膜的厚度为0.1~0.3㎜，固态硅胶层的厚度为4~6㎜。该优选方案中在无外力情况下，当树脂槽内盛满液态光敏树脂后，上述中由厚度为0.1~0.3㎜的特氟龙基膜和厚度为4~6㎜的固态硅胶层组成的透明软质层能够保证足够强度，避免发生变形；而当打印平台上形成打印层，该打印层需要完成与透明软质层脱模时，（只要在打印平台上施加？N的向上提升力），上述结构的透明软质层就能够发生形变，产生一定的形变量从而保证脱模动作顺利完成；同时又由于硅胶不具有粘性，因此进一步的降低了脱模难度以及提升脱模后打印层表面的脱模质量。 

上述厚度为0.1~0.3㎜的特氟龙基膜、硅胶材料以及硅酮胶均为目前市面上的常规产品，故申请人在此不对上述技术内容作进一步的详细介绍。 

上述透明软质层的弹性在长时间使用后会慢慢衰竭，从而影响到树脂槽整体的脱模效率以及脱模效果，因此为了方便树脂槽底面的透明软质层可方便地更换，上述的透明软质层还包括了基膜框，该基膜框密封围设于特氟龙基膜的周圈，并且其整体密封铺设在透明树脂槽的槽底面。上述结构的透明软质层在槽底面的具体密封铺设方式可以是通过在基膜框上涂上透明状的硅酮胶，然后将基膜框与槽底面直接粘合；或者也可以是通过其他机械密封锁紧方式将上述结构的透明软质层直接与槽底面贴合。 

本发明得到的一种DLP光固化3D打印机的工作台组件，其具有节能，提升经济效益；同时提高DLP光固化3D打印机的打印物体表面光洁度等显著优点。 

附图说明

图1是实施例1所提供一种DLP光固化3D打印机的工作台组件的结构示意图； 

图2是图1中A处的局部放大示意图；

图3是实施例1所提供一种DLP光固化3D打印机的工作台组件的具体使用状态示意图；

图4是实施例2所提供一种DLP光固化3D打印机的工作台组件的结构示意图；

图5是实施例3所提供一种DLP光固化3D打印机的工作台组件的结构示意图；

图6是实施例4所提供一种DLP光固化3D打印机的工作台组件的结构示意图；

图7是实施例5所提供一种DLP光固化3D打印机的工作台组件中透明树脂槽的断面结构示意图；

图8是图7中B处的局部放大示意图；

图9是是实施例5所提供一种DLP光固化3D打印机的工作台组件中透明树脂槽在具体使用中的一种状态示意图；

图10是实施例5所提供一种DLP光固化3D打印机的工作台组件中透明树脂槽在具体使用中的另一种状态示意图；

图11是实施例6所提供一种DLP光固化3D打印机的工作台组件中透明树脂槽的局部放大示意图；

图12是实施例7所提供一种DLP光固化3D打印机的工作台组件中透明软质层的结构示意图；

图13是实施例7所提供一种DLP光固化3D打印机的工作台组件中透明树脂槽的断面结构示意图；

图14是图13中C处的局部放大示意图。

图中：工作台1、透明树脂槽2、安装底框3、第二凸缘4、第一通孔5、U型连接件6、螺旋弹簧7、第一凸缘8、输出轴9、伺服电机10、凸轮11、连杆12、打印平台13、偏心滚轴14、弹性橡胶15、第三凸缘16、滑槽17、第二通孔18、特氟龙基膜19、固态硅胶层20、PET基膜21、基膜框22、槽底面23、打印层24、液态光敏树脂25。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 

实施例1： 

如图1和图2所示，本实施例中所提供的一种DLP光固化3D打印机的工作台组件，包括工作台1和透明树脂槽2，在所述的工作台1上方设有安装底框3，所述安装底框3呈矩形，并且在其四个角位置均设有第二凸缘4，所述的每个第二凸缘4上均设有第一通孔5，并串接上U型连接件6，U型连接件6的两端部固定至工作台1基面上，并且在U型连接件6上还套接有螺旋弹簧7，螺旋弹簧7位于第二凸缘4与工作台1基面两者之间，在上述安装底框3的一侧边缘还设有第一凸缘8，在所述工作台1的下方设有当接收到打印层24与透明树脂槽2槽底面23两者的脱模信号，则输出轴9旋转一周的伺服电机10，该伺服电机10的输出轴9上传动连接有凸轮11，该凸轮11的偏心端上连接有连杆12，所述连杆12的另一端与上述第一凸缘8相连接，所述的透明树脂槽2固定在安装底框3上。

采用了上述工作台组件的DLP光固化3D打印机在具体使用时，盛有液态光敏树脂25的透明树脂槽2安装在安装底框3上，如图3所示，3D打印机的打印平台13进入透明树脂槽2内直至其底面与槽底面23之间保持25~30μm的垂直间隙，投影仪的投影光在透过透明树脂槽2后与液态光敏树脂25相接触。此时光接触的液态光敏树脂25瞬间聚合成打印层24，而未与光接触的液态光敏树脂25则还会是保持液态，从而在打印层24的底面与透明树脂槽2槽底面23之间就会形成真空。紧接着打印层24需要与透明树脂槽2的槽底面23进行脱模，伺服电机10接收到上述脱模信号，其输出轴9旋转一周并通过凸轮连杆机构带动安装底板的一侧瞬间向下倾斜再复位。其中在安装底框3瞬间向下倾斜时，安装底框3整体与工作台1形成一个3~7度的夹角，从而在打印层24与透明树脂槽2槽底面23两者之间撕开一个微小缺口，通过该缺口将打印层24的底面与透明树脂槽2槽底面23两者之间形成的真空给破坏，施加在打印层24上的气液压力瞬间消失，打印平台13能够被轻便地提升。 

实施例2： 

如图4所示，本实施例中所提供的一种DLP光固化3D打印机的工作台组件，包括工作台1和透明树脂槽2，在所述的工作台1上方设有安装底框3，所述安装底框3呈矩形，并且在其四个角位置均设有第二凸缘4，所述的每个第二凸缘4上均设有第一通孔5，并串接上U型连接件6，U型连接件6的两端部固定至工作台1基面上，并且在U型连接件6上还套接有螺旋弹簧7，螺旋弹簧7位于第二凸缘4与工作台1基面两者之间，在上述安装底框3的一侧边缘还设有第一凸缘8，在所述第一凸缘8的上方伺服电机10，在伺服电机10的输出轴9上联接有偏心滚轴14。当打印层24与透明树脂槽2槽底面23进行脱模脱时，上述的伺服接收到脱模信号，其输出轴9旋转一周，并且在该旋转一周的过程中，偏心滚轴14的偏心端与上述的第一凸缘8相接触并将其下压。最终实现安装底框3的一侧在打印层24与透明树脂槽2槽底面23两者脱模时瞬间向下倾斜，并且当上述的脱模过程结束后进行自动复位。

实施例3： 

本实施例中所提供的一种DLP光固化3D打印机的工作台组件，其大体结构与实施例1一致，如图5所示，但是实施例中安装底框3通过弹性组件与工作台1基面相连接的具体结构为：所述安装底框3呈矩形，并且在其四个角位置均设有第二凸缘4，所述的每个第二凸缘4上均固定有弹性橡胶15，每个弹性橡胶15的另一端直接固定至工作台1基面上。

实施例4： 

本实施例中所提供的一种DLP光固化3D打印机的工作台组件，其大体结构与实施例1一致，但是为了使得透明树脂槽2与安装底框3两者可以快速地进行组装或拆卸，方便透明树脂槽2的更换与清洗，如图6所示，本实施例中的安装底框3上设有一对滑槽17，上述透明树脂槽2位于该对滑槽17之间，并且所述透明树脂槽2的两侧均设有第三凸缘16，并且该两侧的第三凸缘16分别活动插接在相对应一侧的滑槽17内。

实施例5： 

本实施例中所提供的一种DLP光固化3D打印机的工作台组件，其大体结构与实施例1一致，如图7和图8所示，但是本实施例中透明树脂槽2的槽底面23开设有第二通孔18，并且在该槽底面23通过透明状的硅酮胶密封粘合有厚度为0.1~0.3㎜的特氟龙基膜19，再在该特氟龙基膜19上涂上一层厚度为4-6㎜的固态硅胶层20。

如图9和图10所示，上述的透明树脂槽2与打印层24两者进行脱模时，一个相对较小的外作用力施加在打印平台13上，并结合透明软质层底部的气压作用力，打印平台13就会先被提升一个高度，而透明软质层则是会发生与上述打印平台13上提高度相对应的形变量。此时作用在打印平台13上的气、液压力就相对减小，而透明软质层上较低处的液态光敏树脂25就会向打印层24与透明软质层的结合处（即透明软质层上的较高处）产生一定的压力，使得上述的结合处更容易被外力剥离开。 

实施例6： 

本实施例中所提供的一种DLP光固化3D打印机的工作台组件，其大体结构与实施例4一致，如图11所示，但是本实施例中厚度为0.1~0.3㎜的特氟龙基膜19采用了同样厚度的PET基膜21代替。（这边申请人最好阐述一下，厚度同样为0.1~0.3㎜的特氟龙基膜19和PET基膜21，两者之间存在哪些相近似的薄膜参数，以便向国家局说明两者为什么能够替换。）

实施例7：

本实施例中所提供的一种DLP光固化3D打印机的工作台组件，其大体结构与实施例5一致，如图12所示，但是本实施例中的透明软质层还包括了基膜框22，该基膜框22密封围设于特氟龙基膜19的周圈，如图13和图14所示，在上述的基膜框22上涂上透明状的硅酮胶，然后将整个基膜框22与槽底面23直接粘合。

本实施例中的透明软质层方便从树脂槽的槽底面23取下来进行更换，从而能够有效地延长树脂槽的使用寿命。 

Claims (8)

1.一种DLP光固化3D打印机的工作台组件，包括工作台（1）和透明树脂槽（2），其特征是在所述的工作台（1）上连接有与其保持平行状的安装底框（3），所述的透明树脂槽（2）固定在安装底框（3）上；所述的安装底框（3）是其一侧在打印层（24）与透明树脂槽（2）槽底面（23）两者脱模时瞬间向下倾斜，并且当上述的脱模过程结束后进行自动复位的安装底框。

2.根据权利要求1所述的一种DLP光固化3D打印机的工作台组件，其特征是所述安装底框（3）在工作台（1）上的具体安装结构为：所述的安装底框（3）通过弹性组件与工作台（1）基面相连接，在所述安装底框（3）的一侧边缘还设有第一凸缘（8），在所述工作台（1）的下方设有当接收到打印层（24）与透明树脂槽（2）槽底面（23）两者的脱模信号，则输出轴（9）旋转一周的伺服电机（10），该伺服电机（10）的输出轴（9）上传动连接有凸轮（11），该凸轮（11）的偏心端上连接有连杆（12），所述连杆（12）的另一端与上述第一凸缘（8）相连接。

3.根据权利要求2所述的一种DLP光固化3D打印机的工作台组件，其特征是所述的安装底框（3）通过弹性组件与工作台（1）基面相连接的具体结构为：所述安装底框（3）呈矩形，并且在其四个角位置均设有第二凸缘（4），所述的每个第二凸缘（4）上均设有第一通孔（5），并串接上U型连接件（6），U型连接件（6）的两端部固定至工作台（1）基面上，并且在U型连接件（6）上还套接有螺旋弹簧（7），螺旋弹簧（7）位于第二凸缘（4）与工作台（1）基面两者之间。

4.根据权利要求3所述的一种DLP光固化3D打印机的工作台组件，其特征是所述安装底框（3）上设有一对滑槽（17），上述透明树脂槽（2）位于该对滑槽（17）之间，并且所述透明树脂槽（2）的两侧均设有第三凸缘（16），并且该两侧的第三凸缘（16）分别活动插接在相对应一侧的滑槽（17）内。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种DLP光固化3D打印机的工作台组件，其特征是所述透明树脂槽（2）的槽底面（23）开设有第二通孔（18），并且在该槽底面（23）上密封铺设有透明软质层，该透明软质层完全覆盖住上述的第二通孔（18）。

6.根据权利要求5所述的一种DLP光固化3D打印机的工作台组件，其特征是所述的透明软质层主要由特氟龙基膜（19）以及复合在其上表面的固态硅胶层（20）组成，其中特氟龙基膜（19）的厚度为0.1~0.3㎜，固态硅胶层（20）的厚度为4~6㎜。

7.根据权利要求5所述的一种DLP光固化3D打印机的工作台组件，其特征是所述的透明软质层还包括了基膜框（22），该基膜框（22）密封围设于特氟龙基膜（19）的周圈，并且其整体密封铺设在透明树脂槽（2）的槽底面（23）。

8.根据权利要求6所述的一种DLP光固化3D打印机的工作台组件，其特征是所述的透明软质层还包括了基膜框（22），该基膜框（22）密封围设于特氟龙基膜（19）的周圈，并且其整体密封铺设在透明树脂槽（2）的槽底面（23）。