CN105856577B - 一种光固化快速成型机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光固化快速成型机，包括底座、储料机构、铺粉机构和面阵光源，储料机构通过丝杆驱动机构活动设置于底座上，储料机构包括储料箱、活动支架和推板；铺粉机构包括粉盒、铺粉支架和导光膜，铺粉支架设有驱动辊，导光膜设有布粉板，布粉板设有铺粉口，粉盒通过铺粉口在导光膜上涂布遮光粉，在导光膜外侧与面阵光源相对应的位置还设有隔板，隔板上嵌设有透光板；推板与隔板之间设有成型腔，面阵光源透过导光膜和透光板照射于成型腔内的液态光敏树脂上并使其光固化成型。本发明采用面阵光源照射成型，每个成型截面均一次照射成型，提高成型效率和产品品质。

Description

一种光固化快速成型机

技术领域

本发明涉及3D打印机技术领域，特别涉及一种光固化快速成型机。

背景技术

立体光固化成形(SLA)是世界上最早出现并实现商品化的一种快速成形(RapidPrototyping，RP)技术，也是研究最深入、应用最广泛的一种快速成形技术。其工艺是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的。这种液态材料在一定波长(355nm左右)和强度的紫外光的照射下能迅速发生光聚合反应，分子量急剧增大，材料也就从液态转变成固态。液槽中盛满液态光固化树脂，激光束在偏转镜作用下，能在液态表面上扫描，扫描的轨迹及激光的有无均由计算机控制，光点扫描到的地方，液体就固化。目前光固化成型机采用点光源通过偏转镜在每个成型截面上扫描照射，其存在扫描速度慢，成型效率低的问题；另外，由于点光源扫描照射具有时序性，因而在每个成型截面上不同位置的固定成型时间不同，造成固化成型密度不一致，影响产品品质；还有，点光源扫描照射不能适用某些特殊情形，例如成型截面包括多个离散成型位置时，不能精确成型。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种光固化快速成型机，其采用面阵光源照射成型，每个成型截面均一次照射成型，提高成型效率和产品品质。

为解决上述问题，本发明提供以下技术方案：

一种光固化快速成型机，包括底座、用于存放液态光敏树脂的储料机构、铺粉机构和面阵光源，储料机构通过丝杆驱动机构活动设置于底座上，储料机构包括储料箱、活动支架和推板，活动支架与丝杆驱动机构传动连接，储料箱和推板分别设置于活动支架两侧；铺粉机构包括粉盒、铺粉支架和导光膜，铺粉支架设有由驱动电机带动的驱动辊，导光膜绕设于驱动辊上，导光膜的外侧设有布粉板，布粉板设有与粉盒对应的铺粉口，粉盒通过铺粉口在导光膜上涂布遮光粉，面阵光源设置于导光膜内侧，在导光膜外侧与面阵光源相对应的位置还设有隔板，隔板上嵌设有透光板；推板与隔板之间设有成型腔，储料箱上设有用于将液态光敏树脂送入成型腔的出料口，面阵光源透过导光膜和透光板照射于成型腔内的液态光敏树脂上并使其光固化成型。

其中，导光膜外侧还设有粉末回收装置，粉末回收装置上设有两道平行设置的负压抽吸口。

作为优选的方案，导光膜循环绕设于驱动辊上，位于粉盒前端还设有吸粉头，布粉板设有与吸粉头对应的吸粉口，吸粉头通过吸粉口将导光膜上的遮光粉回收至粉盒内。

进一步的，导光膜内侧设有上支撑板和下支撑板，上支撑板设于与布粉板相对应的位置，下支撑板设于与粉末回收装置相对应的位置，面阵光源设置于上支撑板与下支撑板之间。布粉板上还设有与吸粉口平行的导杆，吸粉头在伺服电机驱动下沿导杆往复移动。

进一步的，储料箱设有用于将液态光敏树脂泵送至成型腔的第一蠕动泵和用于将成型腔内的液态光敏树脂泵送至储料箱的第二蠕动泵。底座上设有与成型腔相匹配的遮光罩，铺粉支架上设有翻转盖设于粉盒上的翻盖。

进一步的，驱动辊包括一根主动辊和三根从动辊，主动辊和从动辊平行设置于铺粉支架上，以使导光膜在驱动辊上绕设形成四边形。所述从动辊可调节地设置于铺粉支架上，以使导光膜张紧地绕设于驱动辊上。

与现有技术相比本发明的有益效果为：

本发明所述的光固化快速成型机，初始状态时，将液态光敏树脂装置于储料机构的储料箱内，并通过丝杆驱动机构将储料机构移向铺料机构的隔板一端，储料箱通从出料口将液态光敏树脂送入推板与隔板之间的成型腔内，粉盒将遮光粉通过铺粉口线性喷涂于导光膜上，驱动电机带动驱动辊滚动从而带动导光膜在驱动辊上转动，以使粉盒在导光膜上喷涂形成遮光面，并通过驱动辊带动转动至面阵光源与透光板之间，该遮光面与该时刻光固化成型的成型截面上的非成型图案一致，而导光膜上未喷涂有遮光粉的位置可正常透光；成型腔内的光敏树脂光固化成型时，面阵光源开启，面阵光源产生平面照射光源，该平面照射光源依序透过导光膜上未涂覆有遮光粉的区域和透光板照射于隔板与推板之间的液态光敏树脂上固化成型；其中，丝杆驱动机构带动储料机构步进式移动，每完成一次光固化成型储料机构的推板回退0.01mm，储料箱再通过出料口向成型腔注入液态光敏树脂，同时粉盒在导光膜上进行下一成型截面铺粉操作，如此循环即可完成整个产品的光固化成型。由于其采用面阵光源照射成型，每个成型截面均一次照射成型，提高光固化成型效率和产品品质。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明的分解结构示意图。

图3为本发明的初始状态时储料机构的位置结构示意图。

图4为本发明的光固化成型状态时储料机构的位置结构示意图。

图5为本发明储料机构的分解结构示意图。

图6为本发明铺粉机构的分解结构示意图。

附图标记说明：1.底座；2.储料机构；3.铺粉机构；4.面阵光源；5.丝杆驱动机构；6.储料箱；7.活动支架；8.推板；9.出料口；10.粉盒；11.铺粉支架；12.导光膜；13.驱动辊；14.布粉板；15.隔板；16.透光板；17.粉末回收装置；18.吸粉头；19.上支撑板；20.下支撑板；21.遮光罩；22.翻盖。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例，对本发明的具体实施例做进一步详细描述：

参照图1所示的一种光固化快速成型机，包括底座1、用于存放液态光敏树脂的储料机构2、铺粉机构3和面阵光源4，储料机构2通过丝杆驱动机构5活动设置于底座1上，储料机构2包括储料箱6、活动支架7和推板8，活动支架7与丝杆驱动机构5传动连接，储料箱6和推板8分别设置于活动支架7两侧，丝杆驱动机构5包括丝杆和驱动装置，活动支架7通过丝杆螺母设置于丝杆杆，底座1上还设有与活动支架7限位配合的导轨，驱动装置驱动丝杆转动，丝杆与丝杆螺母配合并带动活动支架7沿导轨位移，丝杆驱动机构5带动储料机构2移动具有较高的位移精度；铺粉机构3包括粉盒10、铺粉支架11和导光膜12，铺粉支架11设有由驱动电机带动的驱动辊13，导光膜12绕设于驱动辊13上，本实施方式中，驱动辊13包括一根主动辊和三根从动辊，主动辊和从动辊平行设置于铺粉支架11上，以使导光膜12在驱动辊13上绕设形成四边形，所述从动辊可调节地设置于铺粉支架上，以使导光膜12张紧地绕设于驱动辊13上，导光膜12的外侧设有布粉板14，布粉板14设有与粉盒10对应的铺粉口，粉盒10通过铺粉口在导光膜12上涂布遮光粉，粉盒10通过铺粉口每铺设一行遮光粉，导光膜12则向前一行，以便粉盒10对下一行进行铺粉操作，这里需要说明的是，每行的铺粉位置是根据成型截面而预先计算得出的，即粉盒10铺粉过程相当于碳粉打印原理，面阵光源4设置于导光膜12内侧，在导光膜12外侧与面阵光源4相对应的位置还设有隔板15，隔板15上嵌设有透光板16；推板8与隔板15之间设有成型腔，储料箱6上设有用于将液态光敏树脂送入成型腔的出料口9，面阵光源4透过导光膜12和透光板16照射于成型腔内的液态光敏树脂上并使其光固化成型。

初始状态时，将液态光敏树脂装置于储料机构2的储料箱6内，并通过丝杆驱动机构5将储料机构2移向铺料机构的隔板15一端，储料箱6通从出料口9将液态光敏树脂送入推板8与隔板15之间的成型腔内，粉盒10将遮光粉通过铺粉口线性逐行喷涂于导光膜12上，驱动电机带动驱动辊13滚动从而带动导光膜12在驱动辊13上转动，以使粉盒10在导光膜12上喷涂形成遮光面，并通过驱动辊13带动转动至面阵光源4与透光板16之间，该遮光面与该时刻光固化成型的成型截面上的非成型图案一致，而导光膜12上未喷涂有遮光粉的位置可正常透光；成型腔内的光敏树脂光固化成型时，面阵光源4开启，面阵光源4产生平面照射光源，该平面照射光源依序透过导光膜12上未涂覆有遮光粉的区域和透光板16照射于隔板15与推板8之间的液态光敏树脂上固化成型；其中，丝杆驱动机构5带动储料机构2步进式移动，每完成一次光固化成型储料机构2的推板8回退0.01mm，储料箱6再通过出料口9向成型腔注入液态光敏树脂，同时粉盒10在导光膜12上进行下一成型截面铺粉操作，如此循环即可完成整个产品的光固化成型。由于其采用面阵光源4照射成型，每个成型截面均一次照射成型，提高光固化成型效率和产品品质。

上述实施方式中，由于无需考虑遮光粉回收利用问题，因此导光膜12和遮光粉作为一次性耗材使用，导光膜12可采用卷筒状，可直接套设于驱动辊13上，随驱动辊13滚动而展开，使用完更换导光膜12卷筒即可，该实施方式的去缺陷是耗材成本较高，针对该问题而改进的实施方式，导光膜12外侧还设有粉末回收装置17，粉末回收装置17上设有两道平行设置的负压抽吸口，负压抽吸口是利用真空泵抽吸原理将导光膜12上的遮光粉进行回收再利用，采用两道平行设置的负压抽吸口能使导光膜12上的遮光粉吸收得充分。

在上述改进的实施方式中，仍然未考虑到导光膜12再次利用的问题，因而其仍然存在较高的耗材成本，针对该问题而进一步改进的实施方式，导光膜12循环绕设于驱动辊13上，即导光膜12在驱动辊13带动下循环转动。其中，布粉板14上还设有与吸粉口平行的导杆，吸粉头18在伺服电机驱动下沿导杆往复移动，具体地，吸粉头18通过导向螺母设置于与导杆平行的螺杆上，同时吸粉头18一端与导杆滑动连接，伺服电机驱动螺杆转动，螺杆与螺母配合使得吸粉头18沿导杆移动，当每次光固化成型完成后，通过吸粉头18逐行将导光膜12上的遮光粉回收至粉盒10内，位于粉盒10前端还设有吸粉头18，布粉板14设有与吸粉头18对应的吸粉口，吸粉头18通过吸粉口将导光膜12上的遮光粉回收至粉盒10内。作为另一实施方式，吸粉头18还可以替换为高压气嘴，采用高压气嘴吹气的方式将导光膜12上的遮光粉吹干净，以便粉盒10下次铺粉。

在上述所有实施方式中，进一步的方案，导光膜12内侧设有上支撑板19和下支撑板20，上支撑板19设于与布粉板14相对应的位置，下支撑板20设于与粉末回收装置17相对应的位置，面阵光源4设置于上支撑板19与下支撑板20之间。上支撑板19和下支撑板20是为了保持导光膜12的水平部分保持平整，从而使粉盒10能将遮光粉均匀地铺设于导光膜12上，避免铺粉厚度不均的问题，也能使粉末回收装置17能充分地回收导光膜12上的遮光粉，避免吸粉吸出来的轮廓线清晰度不一致的问题，例如距离近的地方吸收的比较彻底，距离远的地方吸收的不彻底。

作为进一步优选的实施方式，储料箱6设有用于将液态光敏树脂泵送至成型腔的第一蠕动泵和用于将成型腔内的液态光敏树脂泵送至储料箱6的第二蠕动泵，第一蠕动泵将储料箱6内的液态光敏树脂通过其顶部的出料口9泵送至推板8与隔板15之间的成型腔内，每次泵送量以填满成型腔为准，在光固化成型完成后，第二蠕动泵将成型内多余液态光敏树脂回收至储料箱6内。底座1上设有与成型腔相匹配的遮光罩21，避免光固化成型过程中受外界环境影响，造型更为美观，铺粉支架11上设有翻转盖设于粉盒10上的翻盖22，以便于向粉盒10加粉盒10维护等操作。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作出任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种光固化快速成型机，包括底座(1)、用于存放液态光敏树脂的储料机构(2)、铺粉机构(3)和面阵光源(4)，其特征在于：储料机构(2)通过丝杆驱动机构(5)活动设置于底座(1)上，储料机构(2)包括储料箱(6)、活动支架(7)和推板(8)，活动支架(7)与丝杆驱动机构(5)传动连接，储料箱(6)和推板(8)分别设置于活动支架(7)两侧；铺粉机构(3)包括粉盒(10)、铺粉支架(11)和导光膜(12)，铺粉支架(11)设有由驱动电机带动的驱动辊(13)，导光膜(12)绕设于驱动辊(13)上，导光膜(12)的外侧设有布粉板(14)，布粉板(14)设有与粉盒(10)对应的铺粉口，粉盒(10)通过铺粉口在导光膜(12)上涂布遮光粉，面阵光源(4)设置于导光膜(12)内侧，在导光膜(12)外侧与面阵光源(4)相对应的位置还设有隔板(15)，隔板(15)上嵌设有透光板(16)；推板(8)与隔板(15)之间设有成型腔，储料箱(6)上设有用于将液态光敏树脂送入成型腔的出料口(9)，面阵光源(4)透过导光膜(12)和透光板(16)照射于成型腔内的液态光敏树脂上并使其光固化成型。

2.根据权利要求1所述的一种光固化快速成型机，其特征在于：导光膜(12)外侧还设有粉末回收装置(17)，粉末回收装置(17)上设有两道平行设置的负压抽吸口。

3.根据权利要求1或2所述的一种光固化快速成型机，其特征在于：导光膜(12)循环绕设于驱动辊(13)上，位于粉盒(10)前端还设有吸粉头(18)，布粉板(14)设有与吸粉头(18)对应的吸粉口，吸粉头(18)通过吸粉口将导光膜(12)上的遮光粉回收至粉盒(10)内。

4.根据权利要求2所述的一种光固化快速成型机，其特征在于：导光膜(12)内侧设有上支撑板(19)和下支撑板(20)，上支撑板(19)设于与布粉板(14)相对应的位置，下支撑板(20)设于与粉末回收装置(17)相对应的位置，面阵光源(4)设置于上支撑板(19)与下支撑板(20)之间。

5.根据权利要求3所述的一种光固化快速成型机，其特征在于：布粉板(14)上还设有与吸粉口平行的导杆，吸粉头(18)在伺服电机驱动下沿导杆往复移动。

6.根据权利要求1所述的一种光固化快速成型机，其特征在于：储料箱(6)设有用于将液态光敏树脂泵送至成型腔的第一蠕动泵和用于将成型腔内的液态光敏树脂泵送至储料箱(6)的第二蠕动泵。

7.根据权利要求1所述的一种光固化快速成型机，其特征在于：底座(1)上设有与成型腔相匹配的遮光罩(21)，铺粉支架(11)上设有翻转盖设于粉盒(10)上的翻盖(22)。

8.根据权利要求1所述的一种光固化快速成型机，其特征在于：驱动辊(13)包括一根主动辊和三根从动辊，主动辊和从动辊平行设置于铺粉支架(11)上，以使导光膜(12)在驱动辊(13)上绕设形成四边形。

9.根据权利要求8所述的一种光固化快速成型机，其特征在于：所述从动辊可调节地设置于铺粉支架(11)上，以使导光膜(12)张紧地绕设于驱动辊(13)上。