CN105365216A - 用于底部投影式快速成型的树脂槽及底部投影式快速成型装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于底部投影式快速成型的树脂槽及底部投影式快速成型装置，树脂槽包括能透过300-500nm波长的光且能防粘的薄膜以及构成树脂槽四周侧壁的槽框，所述薄膜固定在所述槽框的底部将所述槽框底部封闭，所述槽框与所述薄膜形成盛放树脂的槽腔。本发明采用在树脂槽底部铺设一层具有防粘性且能透过特定波长的光的薄膜，替代现有的在树脂槽底部涂覆防粘料，该薄膜既可以承载液态光敏树脂，又可以使光线以较低的损耗穿过以固化树脂，又能起到防粘的作用。

Description

用于底部投影式快速成型的树脂槽及底部投影式快速成型装置

技术领域

本发明涉及底部投影式快速成型技术领域，特别是涉及一种用于底部投影式快速成型的树脂槽及底部投影式快速成型装置。

背景技术

快速成型技术是一种离散/堆积成型，将三维数据模型进行切层，得到每一层的轮廓，根据轮廓信息设计加工路径，成型头在控制系统的控制下得到每一层的实体，并逐层堆叠，得到最终实体。光固化快速成型(即通常所说的SLA技术)以及数字面投影快速成型(即通常所说的DLP快速成型技术)，二者都是采用液态光敏树脂为材料，利用特定波长的光，对液态光敏树脂进行选择性固化，实现打印。

采用液态光敏树脂作为材料，必须使用树脂槽作为容器。根据扫描或投影(SLA为扫描，DLP为投影，以下统一称为投影)方向的不同，可以分为顶部投影，或底部投影。底部投影方案，工作平面位于树脂的下表面，光穿过树脂槽底，将靠近树脂槽底的一定厚度的液态树脂固化。树脂槽底起到了压平作用，每一层的树脂的平面度就是树脂槽底的平面加工精度，而且由于毛细作用，树脂会自动填满加工区域，所以不需要涂覆装置。底部投影方案中，一般采用透明石英或透明亚克力作为树脂槽材料。但是，底部投影也有缺点，液态树脂固化后，会与石英或亚克力的树脂槽底粘结在一起。所以，必须采取措施，在每一层固化后，能使得固化层轻松脱离树脂槽底。

中国专利201310045724《一种平面光固化快速成型装置及方法》中，采用的正是底部投影的DLP快速成型技术，其树脂槽是使用的涂有低表面能材料层的透明玻璃，其涂层可以为聚全氟乙丙烯膜。目前，采用底部投影方式的液态光敏树脂快速成型的3D打印设备中，几乎全部都是采用透明石英或亚克力加防粘镀膜的方法来防止固化后的树脂粘贴在树脂槽上。中国专利201310741837《一种大幅面LED点阵屏面曝光快速成型方法》中，其采用的镀有硅胶涂层的透明玻璃底板。

现有树脂槽主要有以下三大缺点：首先，性能不稳定，防粘镀膜有一定的寿命，而且某小块区域最先发生失效，导致整个打印过程失败，而这种失效是无法预测的；其次，工艺复杂，需要将防粘材料均匀的涂覆在树脂槽底部，要保证涂层的平面度和均匀性，整个工艺过程要有精确的环境才能完成，所以工艺比较复杂，只有拥有镀膜设备以及丰富经验的厂家才能完成；最后，防粘镀膜一旦失效，就意味着整个树脂槽的报废，必须购置新的树脂槽，造成了很大的浪费，而且每一套树脂槽的成本也比较高。

因此，需要一种新的具有防粘性的树脂槽。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于底部投影式快速成型的树脂槽及底部投影式快速成型装置，用于解决现有技术中树脂槽底部需涂覆防粘层，不宜生产且易于损坏的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于底部投影式快速成型的树脂槽，所述树脂槽包括能透过300-500nm波长的光且能防粘的薄膜以及构成树脂槽四周侧壁的槽框，所述薄膜固定在所述槽框的底部将所述槽框底部封闭，所述槽框与所述薄膜形成盛放树脂的槽腔。

优选的，所述树脂槽还包括框架式的槽底座，所述薄膜平整铺设在槽底座的上方，所述槽框与所述槽底座固定相连并且两者将所述薄膜密封夹紧。

进一步的，所述槽底座上设有一圈凹槽，所述槽框插设在所述凹槽内且将所述薄膜的四边压紧在凹槽底部。

优选的，所述薄膜与所述槽底座两者相接触处涂设有密封材料。

进一步的，所述树脂槽还包括设置在所述槽底座底部用来密封所述槽底座的透明保护窗。

优选的，所述薄膜为自身具有防粘性的特氟龙膜。

优选的，所述薄膜为涂有防粘材料的硅油膜、有机硅膜或者透明硅橡胶膜。

优选的，所述薄膜的厚度为0.01mm-10mm。

优选的，所述槽底座和所述槽框均由金属材料或塑料材料加工而成。

本发明还提供一种底部投影式快速成型装置，其包括：

支撑架，以及设于支撑架上部的竖直升降机构，与所述竖直升降机构相连的三维打印平台；支撑在所述支撑架上且位于所述三维打印平台正下方的树脂槽，所述树脂槽的结构如上所述的用于底部投影式快速成型的树脂槽，所述三维打印平台在所述竖直升降机构的带动下在树脂槽内上下运动；位于所述树脂槽正下方的光学系统和光源，所述光源发出的光通过光学系统打到所述树脂槽底部。

优选的，所述竖直升降机构的一侧设有光栅尺和光栅尺读头。

如上所述，本发明的用于底部投影式快速成型的树脂槽及底部投影式快速成型装置，具有以下有益效果：本发明采用在树脂槽底部铺设一层能够防粘且能透过特定波长的光的薄膜，替代现有的在树脂槽底部涂覆防粘料，该薄膜既可以承载液态光敏树脂，又可以使光线以较低的损耗穿过以固化树脂，又能起到防粘的作用；该树脂槽易于生产制造，且薄膜在损坏后可以即时更换，减小了生产成本。

附图说明

图1显示为本发明的用于底部投影式快速成型的树脂槽第一实施例图。

图2显示为本发明的用于底部投影式快速成型的树脂槽第二实施例图。

图3显示为本发明的用于底部投影式快速成型的树脂槽第二实施例爆炸图。

图4显示为本发明的用于底部投影式快速成型的树脂槽第二实施例的横截面图。

图5显示为本发明的底部投影式快速成型装置示意图。

元件标号说明

1树脂槽

11槽底座

111凹槽

12槽框

13薄膜

14透明保护窗

2光栅尺读头

3光栅尺

4滑块

5电机

6三维打印平台

7光学系统

8光源

9支撑架

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图5。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1所示，本发明的一种用于底部投影式快速成型的树脂槽的第一实施例，本树脂槽由能透过300-500nm波长的光且能防粘的的薄膜13以及构成树脂槽四周侧壁的槽框12构成，薄膜13固定在槽框12的底部将槽框底部封闭，槽框12与薄膜13形成盛放树脂的槽腔。本实施例中采用薄膜作为树脂槽槽腔的底部，其可以透过特定波长的光，即波长为300nm-500nm，如355nm、405nm，而且具有防粘性，防止固化的树脂粘贴到树脂槽底上。为便于固定，一般通过将上述薄膜的四边沿槽框向上折起，然后采用加劲肋将其压紧在槽框上并且通过螺钉等紧固件将其与槽框固定在一起。

上述薄膜13为自身具有防粘效果并且可以透过特定波长光线的薄膜，如特氟龙膜，或者为镀有防粘涂层的薄膜，如硅油膜、有机硅膜或者透明硅橡胶膜等。该薄膜的厚度可以为0.01mm-10mm。本树脂槽结构较为简单，若薄膜13有损坏直接将其拆下，替换安装一张新的薄膜即可。

如图2、图3及图4所示，本发明的一种用于底部投影式快速成型的树脂槽的第二实施例，树脂槽由框架式的槽底座11、能透过300-500nm波长的光且能防粘的的薄膜13以及构成树脂槽四周侧壁的槽框12三个独立结构装配而成，薄膜13平整铺设在槽底座11的上方，槽框12与槽底座11固定相连并且两者将薄膜13密封夹紧，槽框12与薄膜13形成盛放树脂的槽腔。本发明采用分体式的树脂槽，即采用槽框12、薄膜13和槽底座11组合构成，该薄膜构成树脂槽的槽底面，其可以透过特定波长的光，即波长为300nm-500nm，如355nm、405nm，而且具有防粘性，防止固化的树脂粘贴到树脂槽底上；该薄膜在损坏后便于即时更换，减小生产成本。

为便于组装，以及实现更好的密封性，上述槽底座11上设有一圈凹槽111，薄膜13平整铺设在槽底座的上方，槽框12插设在凹槽111内且将薄膜13的四边压紧在凹槽底部，槽框12和凹槽111两者间紧密配合。上述槽底座11和槽框12均可由金属材料加工而成，以保证较高的配合尺寸，也可以由其他材料如塑料材料等加工而成。薄膜13部分位于槽底座11与槽框12接触区域内(即凹槽111内)，槽底座上方的薄膜13在装配过程中被拉平，成为平整的树脂槽底面。光敏树脂位于薄膜13与槽框12围成的槽内，由于槽框12与槽底座11之间的配合较紧，液态光敏树脂不会流出。薄膜13与槽底座11两者相接触的内侧、外侧均涂设有密封材料，如密封脂，进一步防止光敏树脂的泄露。

上述槽底座的具体结构可以为：见图2所示，构成上述凹槽111的两个槽内壁高度不同，位于内侧的高度高于外侧的高度，这样可以便于组装时将上述薄膜拉伸平整。

上述槽底座也可以不设凹槽，其上设置凸棱，槽框底面设置凹槽，两者凹凸配合；也可以两者接触面均为平面，通过其他固定件如螺栓等将两者固定，固定后涂以密封胶等密封。槽底座和槽框的固定连接也可以为其他形式，在此不作详述，只需满足两者将薄膜夹紧拉平，且能形成槽腔，保证槽腔内的树脂不外漏即可。

上述树脂槽还可包括设置在槽底座底部的透明保护窗14。以防止因人为误操作而损坏上述薄膜13时，光敏树脂流下来。由于透明保护窗14的存在，不会对下方的光学元器件造成损坏，透明保护窗14的材料需要对特定波长的光(即波长为300-500nm)都有较强的穿透性，所以不会对光线造成大的损失。透明保护窗14可以采用透明无机玻璃如石英或透明有机材料如亚克力等材料制成。

上述薄膜13为自身具有防粘效果并且可以透过特定波长光线的薄膜，如特氟龙膜，或者为镀有防粘涂层的薄膜，如硅油膜、有机硅膜或者透明硅橡胶膜等。该薄膜的厚度可以为0.01mm-10mm。当薄膜13发生损坏，不能继续使用时，将树脂槽内的光敏树脂倒掉，将槽框12与槽底座11分离，薄膜13可以轻松取下，将一块新的薄膜13覆盖在槽底座11上，再将槽框12装配到槽底座11上，完成新的树脂槽的装配。槽底座11与槽框12之间可以是紧配合，也可以是松配合，可采用螺钉或其他紧固件拧紧。

如图4所示，本发明还提供一种底部投影式快速成型装置，其包括：

支撑架9，以及设于支撑架9上部的竖直升降机构，与竖直升降机构相连的三维打印平台6；该竖直升降机构包括电机5、带滑块4的竖直轨道，电机5驱动滑块4沿竖直轨道上下运动，上述三维打印平台6与滑块4相连；

支撑在支撑架9上且位于三维打印平台6正下方的树脂槽1，该树脂槽1的结构如上所述的实施例一或实施例二所描述的结构，在此不作详述，三维打印平台6在竖直升降机构的带动下在树脂槽1内上下运动；位于树脂槽正下方的光学系统7和光源8，光源8发出的光通过光学系统7打到树脂槽底部；

在上述竖直轨道的一侧设有光栅尺3和光栅尺读头2，光栅尺可以实现竖直升降机构准确定位，保证加工精度。

上述光源与光学系统的位置既可以是直线的，也可以是通过反射镜等作用，两者成一定角度。

该装置可以应用于SLA技术中，光源是激光器，光学系统是振镜；该装置也可以应用于DLP快速成型技术中，光源可以是LED光源，光学系统是基于DMD系统的DLP系统。

综上所述，本发明的用于底部投影式快速成型的树脂槽及底部投影式快速成型装置，采用在树脂槽底部铺设一层具有防粘性且能透过特定波长的光的薄膜，替代现有的在树脂槽底部涂覆防粘料，该薄膜既可以承载液态光敏树脂，又可以使光线以较低的损耗穿过以固化树脂，又能起到防粘的作用。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种用于底部投影式快速成型的树脂槽，其特征在于，所述树脂槽(1)包括能透过300-500nm波长的光且能防粘的薄膜(13)、构成树脂槽四周侧壁的槽框(12)，所述薄膜(13)固定在所述槽框(12)的底部将所述槽框底部封闭，所述槽框(12)与所述薄膜(13)形成盛放树脂的槽腔。

2.根据权利要求1所述的用于底部投影式快速成型的树脂槽，其特征在于：所述树脂槽还包括框架式的槽底座(11)，所述薄膜(13)平整铺设在槽底座(11)的上方，所述槽框(12)与所述槽底座(11)固定相连并且两者将所述薄膜(13)密封夹紧。

3.根据权利要求2所述的用于底部投影式快速成型的树脂槽，其特征在于：所述槽底座(11)上设有一圈凹槽(111)，所述槽框(12)插设在所述凹槽(111)内且将所述薄膜(13)的四边压紧在凹槽底部。

4.根据权利要求2所述的用于底部投影式快速成型的树脂槽，其特征在于：所述薄膜(12)与所述槽底座(11)两者相接触处设有密封材料。

5.根据权利要求1所述的用于底部投影式快速成型的树脂槽，其特征在于：所述树脂槽(1)还包括设置在所述槽底座底部用来防止薄膜(13)破损后树脂滴落的透明保护窗(14)。

6.根据权利要求1所述的用于底部投影式快速成型的树脂槽，其特征在于：所述薄膜(13)为涂有防粘材料的硅油膜、有机硅膜或者透明硅橡胶膜。

7.根据权利要求1所述的用于底部投影式快速成型的树脂槽，其特征在于：所述薄膜(13)为自身具有防粘性的特氟龙膜。

8.根据权利要求1所述的用于底部投影式快速成型的树脂槽，其特征在于：所述薄膜(13)的厚度为0.01mm-10mm。

9.一种底部投影式快速成型装置，其特征在于：包括：

支撑架(9)，以及设于支撑架上部的竖直升降机构，与所述竖直升降机构相连的三维打印平台(6)；

支撑在所述支撑架(9)上且位于所述三维打印平台正下方的树脂槽(1)，所述树脂槽(1)的结构如权利要求1所述的用于底部投影式快速成型的树脂槽，所述三维打印平台(6)在所述竖直升降机构的带动下在树脂槽(1)内上下运动；

位于所述树脂槽正下方的光学系统(7)和光源(8)，所述光源(8)发出的光通过光学系统(7)打到所述树脂槽底部。

10.根据权利要求9所述的底部投影式快速成型装置，其特征在于：所述竖直升降机构的一侧设有光栅尺(3)和光栅尺读头(2)。