CN105150534B - 滑动式3d打印装置及其打印方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种滑动式3D打印装置及其打印方法，所述打印装置包括箱体，以及设置在箱体内的曝光机构、控制机构和打印机构，其中，所述曝光机构安装于箱体下端，打印机构安装于箱体上端；所述打印机构包括模组、滑动安装在模组上的打印平台，以及位于模组底端的盛液组件；所述盛液组件包括固定安装在箱体内的安装板，所述安装板上设有导轨，移动支架通过滑块活动安装在导轨上，移动支架上安装有用于盛放打印溶液的树脂框，导轨两端各设有支架电机，所述支架电机通过连接条分别与移动支架的两端相连，通过支架电机带动连接条，进而带到移动支架和树脂框沿导轨水平移动，上述结构的滑动式3D打印装置具有打印速度快且打印精度高的特点。

Description

滑动式3D打印装置及其打印方法

技术领域

本发明涉及一种滑动式3D打印装置及其打印方法，属于打印设备技术领域。

背景技术

3D打印装置又称三维打印机，是一种采用累积制造技术（即快速成形技术）的机器，它的原理是把数据和原料放进3D打印机中，机器按照程序把产品一层层造出来。目前，3D打印装置较为常见的是采用SLA立体印刷（又称立体光刻、光造型），主要存在如下缺陷：SLA立体印刷用的是激光头，成形只能靠一个激光点，打印成型时一般都是点到线，线到面，打印速度慢；而且SLA立体印刷系统造价高昂，使用和维护成本过高，且打印成型精度低。

有鉴于此，本发明人对此进行研究，专门开发出一种滑动式3D打印装置及其打印方法，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的是提供一种打印速度快且打印精度高的滑动式3D打印装置及其打印方法。

为了实现上述目的，本发明的解决方案是：

滑动式3D打印装置，包括箱体，以及设置在箱体内的曝光机构、控制机构和打印机构，其中，所述曝光机构安装于箱体下端，打印机构安装于箱体上端；所述打印机构包括模组、滑动安装在模组上的打印平台，以及位于模组底端的盛液组件；所述盛液组件包括固定安装在箱体内的安装板，所述安装板上设有导轨，移动支架通过滑块活动安装在导轨上，移动支架上安装有用于盛放打印溶液的树脂框，导轨两端各设有支架电机，所述支架电机通过连接条分别与移动支架的两端相连，通过支架电机带动连接条，进而带到移动支架和树脂框沿导轨水平移动，所述树脂框的底部设有透明底板，所述安装板和移动支架均设有窗口，分别为安装板窗口和移动支架窗口，其中，所述安装板窗口和移动支架窗口正对打印平台；所述曝光机构包括投影仪，所述投影仪的投影镜头位于安装板的下方，且正对打印平台，其投影光依次通过安装板窗口、移动支架窗口、树脂框透明底板投射到打印平台上；所述控制机构用于控制曝光机构和打印机构。

作为优选，所述导轨的两端进一步设有行程开关，用于精确控制树脂框左右移动的距离。

作为优选，所述树脂框包括框体和隔离栏，所述框体分为主框体和副框体，其中，副框体底面低于主框体底面，所述主框体的底部为透明底板；所述隔离栏包括隔离栏主体和设置在隔离栏主体上的活动片，其中，隔离栏主体上端通过连接件固定安装在安装板上，下端位于树脂框框体内，所述隔离栏位于移动支架窗口，隔离栏主体底部与框体底部相接触，随着树脂框的滑动，隔离栏主体可以刮动主框体内的打印溶液，隔离栏主体上设有流动窗口，活动片顶部通过铰链枢接在流动窗口上方，且整个活动片覆盖在流动窗口上，活动片安装在副框体侧，当框体由主框体方向移向副框体时，在液体冲击和滑动惯性的作用下，活动片与流动窗口产生间隙，使主框体内的打印溶液流入副框体，当框体由副框体方向移向主框体时，活动片完全覆盖住流动窗口。

作为优选，所述投影仪采用DLP投影仪。

作为优选，所述模组上设有一纵向丝杠，打印平台与丝杠相连，丝杠底部与丝杠电机相连，通过丝杠电机驱动丝杠转动，进而使打印平台在模组上上下滑动。

作为优选，所述控制机构分别与投影仪、支架电机、行程开关和丝杠电机相连，用于控制各个机构工作。

作为优选，所述箱体上端设有透明窗口，用于观察打印机构的打印情况。

上述滑动式3D打印装置的打印方法，包括如下步骤：

步骤1：首先，在树脂框内倒入打印溶液，同时开启曝光机构进入预热状态；

步骤2：关闭箱体，使整个打印过程在箱体内完成，防止光、风、灰尘等影响打印质量；

步骤3、通过控制机构使曝光机构和打印机构开始工作，此时，树脂框的副框体正对投影镜头，隔离栏位于树脂框框体中间，然后通过支架电机移动树脂框，使主框体正对打印平台，打印平台下降至主框体底部，打印平台下表面与主框体底部透明底板上表面的间距为单层打印的厚度，投影仪通过安装板窗口、移动支架窗口、主框体透明底板向打印平台投射投影图像，使投影范围内的打印溶液固化并粘贴在打印平台上；

步骤4：投影结束后，盛液组件的支架电机启动，带动树脂框往主框体方向移动，使副框体移向打印平台，因为隔离栏固定不动，其底部又与主框体透明底板相接触，进而将主框体底部的打印溶液完全拨动至副框体内，当移动支架触动行程开关时，支架电机停止工作，此时，打印平台的整个固化层与主框体透明底板完全脱离，又因为副框体底面低于主框体底面，打印平台固化层与副框体底部留有间隙，打印平台可以在丝杠电机的驱动上缓慢上升；

步骤5：打印下一层时，导轨另一端的支架电机开始工作，带动树脂框主框体移回至打印平台下方，隔离栏的活动片因为液体冲击和滑动惯性作用下，活动片与流动窗口产生间隙，使主框体内的部分打印溶液流入副框体，打印平台再次下降，此时，打印平台已固化的打印溶液（即固化层）下表面与树脂框底部透明底板上表面的间距为单层打印的厚度，重复步骤3、4和5，直至3D物品打印完成。

与现有技术相比，采用上述结构的3D打印装置及打印方法具有如下几个优点：

1、采用滑动式结构，表面打印质量好，打印成型精度高；

2、打印速度快：因为采用数字光处理器（DLP投影仪）来照射固化，一次能成型一个面，速度得到大大提升，且制造成本低。

以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细描述。

附图说明

图1为本实施例的滑动式3D打印装置外观结构图；

图2为本实施例的滑动式3D打印装置内部结构图；

图3为本实施例的打印机构立体结构图（俯视）；

图4为本实施例的打印机构立体结构图（仰视）；

图5为本实施例树脂框结构示意图；

标号说明：

箱体1，散热孔11，透明窗口12，

曝光机构2，投影仪21，

控制机构3，

打印机构4，模组41，42，盛液组件43，安装板431，导轨432，移动支架433，滑块434，行程开关435，支架电机436，连接条437，安装板窗口438，移动支架窗口439，

树脂框5，框体51，主框体511，副框体512，隔离栏52，隔离栏主体521，活动片522 ，流动窗口523。

具体实施方式

如图1-2所示，滑动式3D打印装置，包括箱体1，以及设置在箱体1内的曝光机构2、控制机构3和打印机构4，其中，所述曝光机构2安装于箱体1下端，箱体1下端2个侧面设有散热孔11，用于曝光机构2散热，打印机构4安装于箱体1上端.。所述控制机构3用于控制曝光机构2和打印机构4。所述箱体1上端设有透明窗口12，用于观察打印机构4的打印情况。

所述打印机构4包括模组41、滑动安装在模组41上的打印平台42，以及位于模组41底端的盛液组件43；所述盛液组件43包括固定安装在箱体1内的安装板431，所述安装板431上设有导轨432，移动支架433通过滑块434活动安装在导轨432上，移动支架433上安装有用于盛放打印溶液的树脂框5，导轨432两端各设有支架电机436，所述支架电机436通过连接条437分别与移动支架433的两端相连，通过支架电机436带动连接条437，进而带到移动支架433和树脂框5沿导轨432水平移动，所述安装板431和移动支架433均设有窗口，分别为安装板窗口438和移动支架窗口439，其中，所述安装板窗口438和移动支架窗口439正对打印平台42；所述曝光机构2包括投影仪21，所述投影仪21采用DLP投影仪。所述投影仪21的投影镜头位于安装板431的下方，且正对打印平台42，其投影光依次通过安装板窗口438、移动支架窗口439、树脂框5透明底板投射到打印平台42上；

在本实施例中，所述导轨432的两端进一步设有行程开关435，用于精确控制树脂框5左右移动的距离。所述模组41上设有一纵向丝杠，打印平台42与丝杠相连，丝杠底部与丝杠电机相连，通过丝杠电机驱动丝杠转动，进而使打印平台42在模组41上上下滑动。

所述树脂框5包括框体51和隔离栏52，所述框体51分为主框体511和副框体512，其中，副框体512底面低于主框体511底面，使框体内形成3mm左右的高低落差，便于打印平台42与框体51的分离。所述主框体511的底部为透明底板；所述隔离栏52包括隔离栏主体521和设置在隔离栏主体521上的活动片522，其中，隔离栏主体521上端通过连接件53固定安装在安装板431上，下端位于树脂框框体51内，隔离栏52位于移动支架窗口439侧边，隔离栏主体521底部与主框体511底部相接触，随着树脂框5的滑动，隔离栏主体521可以刮动主框体511内的打印溶液，隔离栏主体521上设有流动窗口523，活动片522顶部通过铰链枢接在流动窗口523上方，活动片522面积大于流动窗口523，可以覆盖住整个流动窗口523上，活动片522活动安装在副框体512侧，其底部可沿铰链转动，当框体51由主框体511方向移向副框体512时（即向左移动时），在液体冲击和滑动惯性的作用下，活动片522与流动窗口523产生间隙，使主框体511内的部分打印溶液流入副框体512。当框体51由副框体512方向移向主框体511时（即向右移动时），活动片522完全覆盖住流动窗口523。

所述控制机构3分别与投影仪21、支架电机436、行程开关430和丝杠电机相连，用于控制各个机构工作。

上述滑动式3D打印装置的打印方法，包括如下步骤：

步骤1：首先，在树脂框5内倒入打印溶液，同时开启曝光机构2进入预热状态；

步骤2：关闭箱体1，使整个打印过程在箱体1内完成，防止光、风、灰尘等影响打印质量；

步骤3、通过控制机构3使曝光机构2和打印机构3开始工作，此时，树脂框5的副框体512正对投影镜头，隔离栏52位于树脂框框体51中间，先将副框体512置于投影镜头前，防止投影镜头发出投影光直接照射到打印平台42，接着通过支架电机436移动树脂框5，使主框体511正对打印平台42，打印平台42下降至主框体底部，打印平台42下表面与主框体511底部透明底板上表面的间距为单层打印的厚度，投影仪21通过安装板窗口438、移动支架窗口439、主框体511透明底板向打印平台42投射投影图像，使投影范围内的打印溶液固化并粘贴在打印平台42上；

步骤4：投影结束后，盛液组件43的支架电机436开始动作，带动树脂框5往主框体方向移动（即向右移动），使副框体512移向打印平台42下方，因为隔离栏52固定不动，其底部又与主框体511透明底板相接触，进而将主框体511底部的打印溶液完全刮动至副框体512内，当移动支架433触动行程开关435时，支架电机436停止工作，此时，打印平台42的整个固化层与主框体511透明底板完全脱离，又因为副框体512底面低于主框体511底面，打印平台42固化层与副框体512底部留有间隙，打印平台42的整个固化层与副框体512无张力存在，打印平台42可以在丝杠电机的驱动上缓慢上升；

步骤5：打印下一层时，导轨432另一端的支架电机436开始工作，带动树脂框主框体511移回至打印平台42下方，在液体冲击和滑动惯性的作用下，活动片522与流动窗口523产生间隙，使主框体511内的部分打印溶液流入副框体512，防止主框体511与隔离栏52之间的打印溶液溢出或溅出框体51，打印平台42再次下降，此时，打印平台42已固化的打印溶液（即固化层）下表面与树脂框5底部透明底板上表面的间距为单层打印的厚度，重复步骤3、4和5，直至3D物品打印完成。

上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (6)

1.滑动式3D打印装置，其特征在于：包括箱体，以及设置在箱体内的曝光机构、控制机构和打印机构，其中，所述曝光机构安装于箱体下端，打印机构安装于箱体上端；所述打印机构包括模组、滑动安装在模组上的打印平台，以及位于模组底端的盛液组件；所述盛液组件包括固定安装在箱体内的安装板，所述安装板上设有导轨，移动支架通过滑块活动安装在导轨上，移动支架上安装有用于盛放打印溶液的树脂框，导轨两端各设有支架电机，所述支架电机通过连接条分别与移动支架的两端相连，通过支架电机带动连接条，进而带到移动支架和树脂框沿导轨水平移动，所述树脂框的底部设有透明底板，所述安装板和移动支架均设有窗口，分别为安装板窗口和移动支架窗口，其中，所述安装板窗口和移动支架窗口正对打印平台；所述曝光机构包括投影仪，所述投影仪的投影镜头位于安装板的下方，且正对打印平台，其投影光依次通过安装板窗口、移动支架窗口、树脂框透明底板投射到打印平台上；所述控制机构用于控制曝光机构和打印机构；所述树脂框包括框体和隔离栏，所述框体分为主框体和副框体，其中，副框体底面低于主框体底面，所述主框体的底部为透明底板；所述隔离栏包括隔离栏主体和设置在隔离栏主体上的活动片，其中，隔离栏主体上端通过连接件固定安装在安装板上，下端位于树脂框框体内，所述隔离栏位于移动支架窗口，隔离栏主体底部与框体底部相接触，随着树脂框的滑动，隔离栏主体可以刮动主框体内的打印溶液，隔离栏主体上设有流动窗口，活动片顶部通过铰链枢接在流动窗口上方，且整个活动片覆盖在流动窗口上，活动片安装在副框体侧，当框体由主框体方向移向副框体时，在液体冲击和滑动惯性的作用下，活动片与流动窗口产生间隙，使主框体内的打印溶液流入副框体，当框体由副框体方向移向主框体时，活动片完全覆盖住流动窗口；所述导轨的两端进一步设有行程开关，用于精确控制树脂框左右移动的距离。

2.如权利要求1所述的滑动式3D打印装置，其特征在于：所述投影仪采用DLP投影仪。

3.如权利要求1所述的滑动式3D打印装置，其特征在于：所述模组上设有一纵向丝杠，打印平台与丝杠相连，丝杠底部与丝杠电机相连，通过丝杠电机驱动丝杠转动，进而使打印平台在模组上上下滑动。

4.如权利要求1所述的滑动式3D打印装置，其特征在于：所述控制机构分别与投影仪、支架电机、行程开关和丝杠电机相连，用于控制各个机构工作。

5.如权利要求1所述的滑动式3D打印装置，其特征在于：所述箱体上端设有透明窗口，用于观察打印机构的打印情况。

6.如权利要求1所述的滑动式3D打印装置的打印方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：首先，在树脂框内倒入打印溶液，同时开启曝光机构进入预热状态；

步骤2：关闭箱体，使整个打印过程在箱体内完成，防止光、风、灰尘影响打印质量；

步骤3、通过控制机构使曝光机构和打印机构开始工作，此时，树脂框的副框体正对投影镜头，隔离栏位于树脂框框体中间，然后通过支架电机移动树脂框，使主框体正对打印平台，打印平台下降至主框体底部，打印平台下表面与主框体底部透明底板上表面的间距为单层打印的厚度，投影仪通过安装板窗口、移动支架窗口、主框体透明底板向打印平台投射投影图像，使投影范围内的打印溶液固化并粘贴在打印平台上；

步骤4：投影结束后，盛液组件的支架电机启动，带动树脂框往主框体方向移动，使副框体移向打印平台，因为隔离栏固定不动，其底部又与主框体透明底板相接触，进而将主框体底部的打印溶液完全拨动至副框体内，当移动支架触动行程开关时，支架电机停止工作，此时，打印平台的整个固化层与主框体透明底板完全脱离，又因为副框体底面低于主框体底面，打印平台固化层与副框体底部留有间隙，打印平台在丝杠电机的驱动上缓慢上升；

步骤5：打印下一层时，导轨另一端的支架电机开始工作，带动树脂框主框体移回至打印平台下方，隔离栏的活动片因为液体冲击和滑动惯性作用下，活动片与流动窗口产生间隙，使主框体内的部分打印溶液流入副框体，打印平台再次下降，此时，打印平台已固化的打印溶液下表面与树脂框底部透明底板上表面的间距为单层打印的厚度，重复步骤3、4和5，直至3D物品打印完成。