CN106827517A - 投影式3d打印机及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种投影式3D打印机及其工作方法，投影式3D打印机包括机架、DLP投影机、其内容置树脂并且使DLP投影机向上投影的投影光透过其底面并照射至树脂表面的料盒和成型台装置，所述料盒位于所述DLP投影机的上方；所述成型台装置包括用于承载在投影光的照射下完成一层一层固化的树脂的成型台和与成型台相连并用于驱动所述成型台在上下方向移动的成型台驱动装置，所述成型台设置在所述料盒的上方。本发明打印的模型分辨率高，没有层结痕，只有上下方向移动，减少了位移误差，也缩短了打印时间。

Description

投影式3D打印机及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种投影式3D打印机及其工作方法。

背景技术

目前，3D打印机又称三维打印机，是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。3D打印机形状、大小、种类繁多，打印技术的成型方式也有好多种：如选择性激光烧结、熔融沉积成型、数字光处理、粉末层喷头三维打印等。目前在珠宝行业需要3D打印机制作模型铸造首饰，对3D打印机的打印精度和成型模型表面质量有很高的要求，一般的三维打印是熔解材料通过打印喷头喷出，材料迅速凝固然后逐层往上堆积最后成型。这种方式打印出来的模型比较粗糙，有明显的层结痕，打印的时间也很长。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种投影式3D打印机，它打印的模型分辨率高，没有层结痕，只有上下方向移动，减少了位移误差，也缩短了打印时间。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种投影式3D打印机，它包括：

机架；

DLP投影机；

其内容置树脂并且使DLP投影机向上投影的投影光透过其底面并照射至树脂表面的料盒，所述料盒位于所述DLP投影机的上方；

成型台装置，所述成型台装置包括用于承载在投影光的照射下完成一层一层固化的树脂的成型台和与成型台相连并用于驱动所述成型台在上下方向移动的成型台驱动装置，所述成型台设置在所述料盒的上方。

进一步提供了一种成型台驱动装置的具体结构，所述成型台驱动装置包括电机、丝杠螺母副和移动基座，丝杠螺母副包括丝杠和螺母滑块，所述电机与所述丝杠相连，以便所述电机驱动所述丝杠旋转，所述移动基座安装在螺母滑块上，所述成型台安装在移动基座上。

进一步为了调节成型台的位置，使成型台的成型面与料盒的底面平行，提高成型的精度，所述成型台和所述移动基座之间设置有用于调节成型台使成型台的成型面和料盒的底面平行的成型台调节装置。

进一步提供了一种成型台调节装置的具体结构，所述成型台调节装置包括调节块、调节块调节件和成型台锁紧件，所述调节块设置在所述成型台和所述移动基座之间，所述调节块调节件用于连接所述移动基座和所述调节块，所述成型台锁紧件用于连接所述移动基座和所述成型台。

进一步为了方便控制成型台的上下移动，所述成型台装置还包括用于控制电机开启和关闭的成型台移动控制开关。

进一步为了便于更换料盒，所述料盒通过料盒装卸组件安装在机架上，所述料盒装卸组件包括料盒支架、定位卡槽件和与所述定位卡槽件相对应的锁紧组件，所述定位卡槽件安装在料盒支架上，所述定位卡槽件具有卡槽，所述料盒的侧部具有卡凸，所述卡凸滑入相应的卡槽内，并通过所述锁紧组件将料盒锁紧在定位卡槽件上。

进一步，所述料盒支架上安装有与定位卡槽件相对应的固定件，所述定位卡槽件夹持在料盒支架与相应的固定件之间。

进一步，投影式3D打印机还包括遮光板装置，所述遮光板装置包括遮光板和遮光板驱动机构，所述遮光板安装在机架上的所述料盒和所述DLP投影机之间，所述遮光板驱动机构与所述遮光板相连，以便遮光板驱动机构动作所述遮光板，使所述遮光板挡住所述DLP投影机向上投影的投影光或使所述遮光板不挡住所述DLP投影机向上投影的投影光。

进一步为了方便控制遮光板的移动，所述遮光板装置还包括用于控制遮光板驱动机构工作的遮光板手动控制开关。

本发明还提供了一种投影式3D打印机的工作方法，所述方法的步骤中包括：

（a）将模型数据整理，使模型数据分割形成多张在上下方向上具有一定打印层厚度的模型截面的图像数据，并输入至DLP投影机；

（b）通过成型台驱动装置使成型台向下下降至成型台的成型面离料盒的底面一个打印层厚度的距离；

（c）通过DLP投影机将第一张模型截面的图像照射至树脂表面，使其固化在成型台上；

（d）通过成型台驱动装置使成型台向上上升一个打印层厚度的距离；

（e）通过DLP投影机将下一张模型截面的图像照射至树脂表面，使其固化在成型台上；

（f）重复依次进行步骤（d）和步骤（e），直至最后一张模型截面的图像照射至树脂表面，使其固化在成型台上，从而完成整个模型的3D打印。

采用了上述技术方案后，首先需要对打印机进行参数设置（分辨率，材料，曝光时间，打印层厚度），再对模型进行布局的尺寸设置和切片设置（模型在成型台上的底片布局尺寸，模型切片的厚度0.015~0.025mm)。然后对成型台进行调平，完成后在料盒内加入树脂开始打印，打印时成型台会下降到离料盒底面一个打印层厚度的距离，DLP投影机开始投影模型切片，曝光一次成型台抬升一个打印层距离（一般为0.027mm）直至打印完成，这样就实现了模型的打印，并且打印的模型分辨率高，没有层结痕，只有上下方向移动，减少了位移误差，也缩短了打印时间。

附图说明

图1为本发明的投影式3D打印机的立体图；

图2为本发明的投影式3D打印机的内部示意图一；

图3为本发明的投影式3D打印机的内部示意图二；

图4为本发明的成型台装置的立体图；

图5为本发明的料盒部分的立体图。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

如图1~5所示，一种投影式3D打印机，它包括：

机架1；

DLP投影机2；

其内容置树脂并且使DLP投影机2向上投影的投影光透过其底面并照射至树脂表面的料盒3，所述料盒3位于所述DLP投影机2的上方；

成型台装置，所述成型台装置包括用于承载在投影光的照射下完成一层一层固化的树脂的成型台4和与成型台4相连并用于驱动所述成型台4在上下方向移动的成型台驱动装置，所述成型台4设置在所述料盒3的上方；成型台4是3D打印过程中模型的生成平台，打印时可通过成型台驱动装置使其沿上下方向（Z轴方向）上下移动，打印完成后可取下或更换成型台4。

其中，料盒3主要起到盛放光敏树脂和透光的作用，料盒3采用高硼硅玻璃做成连接处都为高透明硅胶，这样固定连接透明性好，高硼硅玻璃抗化学侵蚀并且具有非常低的热膨胀系数，约是普通玻璃的三分之一。这将减少因温度梯度应力造成的影响，从而具有更强的抗断裂性能，料盒3整体都涂装了铁氟龙离型膜，这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂，清洗起来很方便。DLP投影机2投影出的光会穿透料盒3的底面投射到成型台4上，光源越强树脂聚合越快，一般需要选用波长在365nm~420nm的光作为DLP投影机2的光源。

如图4所示，所述成型台驱动装置包括电机51、丝杠螺母副和移动基座52，丝杠螺母副包括丝杠53和螺母滑块54，所述电机51与所述丝杠53相连，以便所述电机51驱动所述丝杠53旋转，所述移动基座52安装在螺母滑块54上，所述成型台4安装在移动基座52上；电机51带动丝杠53旋转，丝杠53的旋转运动转变为螺母滑块54的直线运动，螺母滑块54再带动移动基座52上下移动，移动基座52带动其上的成型台4上下移动。成型台4只沿上下方向（Z轴方向）上下移动，相较于三轴联动的打印机解决X、Y方向带来的位移误差。

如图4所示，所述成型台4和所述移动基座52之间设置有用于调节成型台4使成型台4的成型面和料盒3的底面平行的成型台调节装置。

如图4所示，所述成型台调节装置包括调节块61、调节块调节件62和成型台锁紧件63，所述调节块61设置在所述成型台4和所述移动基座52之间，所述调节块调节件62用于连接所述移动基座52和所述调节块61，所述成型台锁紧件63用于连接所述移动基座52和所述成型台4。开始打印前需要将成型台4与料盒3底面贴合保证两平面平行，需要先松开调节块调节件62和成型台锁紧件63，再将成型,4移动至与料盒3底面相贴合，然后先拧紧两边的调节块调节件62，再拧紧成型台锁紧件63，调平完成后抬升成型台4至初始位置。

如图4所示，所述成型台装置还包括用于控制电机51开启和关闭的成型台移动控制开关55。

如图5所示，所述料盒3通过料盒装卸组件安装在机架1上，所述料盒装卸组件包括料盒支架71、定位卡槽件72和与所述定位卡槽件72相对应的锁紧组件73，所述定位卡槽件72安装在料盒支架71上，所述定位卡槽件72具有卡槽，所述料盒3的侧部具有卡凸，所述卡凸滑入相应的卡槽内，并通过所述锁紧组件73将料盒3锁紧在定位卡槽件72上。料盒装卸组件具有可调节功能，可以固定安装特定尺寸范围内的料盒3，打印不同尺寸的模型可更换相应尺寸大小的料盒3。

如图5所示，所述料盒支架71上安装有与定位卡槽件72相对应的固定件74，所述定位卡槽件72夹持在料盒支架71与相应的固定件74之间。

如图3所示，投影式3D打印机还包括遮光板装置，所述遮光板装置包括遮光板81和遮光板驱动机构，所述遮光板81安装在机架1上的所述料盒3和所述DLP投影机2之间，所述遮光板驱动机构与所述遮光板81相连，以便遮光板驱动机构动作所述遮光板81，使所述遮光板81挡住所述DLP投影机2向上投影的投影光或使所述遮光板81不挡住所述DLP投影机2向上投影的投影光。

如图4所示，所述遮光板装置还包括用于控制遮光板驱动机构工作的遮光板手动控制开关82。

一种投影式3D打印机的工作方法，所述方法的步骤中包括：

（a）将模型数据整理，使模型数据分割形成多张在上下方向上具有一定打印层厚度的模型截面的图像数据，并输入至DLP投影机2；

（b）通过成型台驱动装置使成型台4向下下降至成型台4的成型面离料盒3的底面一个打印层厚度的距离；打印层厚度一般为0.027mm；

（c）通过DLP投影机2将第一张模型截面的图像照射至树脂表面，使其固化在成型台4上；

（d）通过成型台驱动装置使成型台4向上上升一个打印层厚度的距离；

（e）通过DLP投影机2将下一张模型截面的图像照射至树脂表面，使其固化在成型台4上；

（f）重复依次进行步骤（d）和步骤（e），直至最后一张模型截面的图像照射至树脂表面，使其固化在成型台4上，从而完成整个模型的3D打印。

以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种投影式3D打印机，其特征在于，它包括：

机架（1）；

DLP投影机（2）；

其内容置树脂并且使DLP投影机（2）向上投影的投影光透过其底面并照射至树脂表面的料盒（3），所述料盒（3）位于所述DLP投影机（2）的上方；

成型台装置，所述成型台装置包括用于承载在投影光的照射下完成一层一层固化的树脂的成型台（4）和与成型台（4）相连并用于驱动所述成型台（4）在上下方向移动的成型台驱动装置，所述成型台（4）设置在所述料盒（3）的上方。

2.根据权利要求1所述的投影式3D打印机，其特征在于：所述成型台驱动装置包括电机（51）、丝杠螺母副和移动基座（52），丝杠螺母副包括丝杠（53）和螺母滑块（54），所述电机（51）与所述丝杠（53）相连，以便所述电机（51）驱动所述丝杠（53）旋转，所述移动基座（52）安装在螺母滑块（54）上，所述成型台（4）安装在移动基座（52）上。

3.根据权利要求2所述的投影式3D打印机，其特征在于：所述成型台（4）和所述移动基座（52）之间设置有用于调节成型台（4）使成型台（4）的成型面和料盒（3）的底面平行的成型台调节装置。

4.根据权利要求3所述的投影式3D打印机，其特征在于：所述成型台调节装置包括调节块（61）、调节块调节件（62）和成型台锁紧件（63），所述调节块（61）设置在所述成型台（4）和所述移动基座（52）之间，所述调节块调节件（62）用于连接所述移动基座（52）和所述调节块（61），所述成型台锁紧件（63）用于连接所述移动基座（52）和所述成型台（4）。

5.根据权利要求2所述的投影式3D打印机，其特征在于：所述成型台装置还包括用于控制电机（51）开启和关闭的成型台移动控制开关（55）。

6.根据权利要求1所述的投影式3D打印机，其特征在于：所述料盒（3）通过料盒装卸组件安装在机架（1）上，所述料盒装卸组件包括料盒支架（71）、定位卡槽件（72）和与所述定位卡槽件（72）相对应的锁紧组件（73），所述定位卡槽件（72）安装在料盒支架（71）上，所述定位卡槽件（72）具有卡槽，所述料盒（3）的侧部具有卡凸，所述卡凸滑入相应的卡槽内，并通过所述锁紧组件（73）将料盒（3）锁紧在定位卡槽件（72）上。

7.根据权利要求6所述的投影式3D打印机，其特征在于：所述料盒支架（71）上安装有与定位卡槽件（72）相对应的固定件（74），所述定位卡槽件（72）夹持在料盒支架（71）与相应的固定件（74）之间。

8.根据权利要求1所述的投影式3D打印机，其特征在于：还包括遮光板装置，所述遮光板装置包括遮光板（81）和遮光板驱动机构，所述遮光板（81）安装在机架（1）上的所述料盒（3）和所述DLP投影机（2）之间，所述遮光板驱动机构与所述遮光板（81）相连，以便遮光板驱动机构动作所述遮光板（81），使所述遮光板（81）挡住所述DLP投影机（2）向上投影的投影光或使所述遮光板（81）不挡住所述DLP投影机（2）向上投影的投影光。

9.根据权利要求8所述的投影式3D打印机，其特征在于：所述遮光板装置还包括用于控制遮光板驱动机构工作的遮光板手动控制开关（82）。

10.一种如权利要求1至9中任一项所述的投影式3D打印机的工作方法，其特征在于所述方法的步骤中包括：

（a）将模型数据整理，使模型数据分割形成多张在上下方向上具有一定打印层厚度的模型截面的图像数据，并输入至DLP投影机（2）；

（b）通过成型台驱动装置使成型台（4）向下下降至成型台（4）的成型面离料盒（3）的底面一个打印层厚度的距离；

（c）通过DLP投影机（2）将第一张模型截面的图像照射至树脂表面，使其固化在成型台（4）上；

（d）通过成型台驱动装置使成型台（4）向上上升一个打印层厚度的距离；

（e）通过DLP投影机（2）将下一张模型截面的图像照射至树脂表面，使其固化在成型台（4）上；

（f）重复依次进行步骤（d）和步骤（e），直至最后一张模型截面的图像照射至树脂表面，使其固化在成型台（4）上，从而完成整个模型的3D打印。