CN106985383A - 一种液体界面的成型装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液体界面的成型装置，包括机架、树脂槽、图形发生装置、成型台面，设置一个充气腔体，所述腔体在对应所述成型台面那一端是开放的，所述腔体沉在盛有液体光敏树脂的树脂槽里，所述腔体与所述图形发生装置通过由电机驱动且可上下移动的第一移动臂与所述机架连接，所述成型台面置于树脂槽内表面上。本发明成型速度快，成型物体受力小，打印面积可以相对较大，成型精度高。

Description

一种液体界面的成型装置
技术领域
本发明属于3D打印技术领域，具体地说，是一种液体界面的成型装置。
背景技术
快速成型是九十年代发展起来的一项先进制造技术，是一种以数字模型文件为基础，通过逐层打印，层层累积的方法来构造三维物体的技术。对企业产品的创新、缩短产品的开发、生产周期有积极的作用。
目前光固化3D打印的主要实现形式主要是：激光扫描快速成型，光学面阵投影光固化，喷墨紫外线光固化。最后一种比较少人用。前两种是主流的技术。SLA激光扫描快速成型：这个目前是工业3D打印的主要方法。工作过程：CAD模型通过计算机处理产生激光的扫描路径，控制激光振镜使激光束在液体光敏树脂上扫描，扫描过的光敏树脂固化成一层固体，成型台面下沉树脂填充，之后激光束又在光敏树脂上扫描产生新的层，层层累积产生一个三维成型物体。这种方式是用激光光束扫描光敏树脂来实现的，模型越复杂用的时间就越长，所以成型速度非常慢。
光学面阵投影方式： CAD模型文件经计算机程序切片后产生一幅幅的图像文件，计算机控制投影装置在液体光敏树脂上进行整面的光固化。一般是使用上拉方式来进行，即投影装置在液体光敏树脂槽下面照射，成型台面向上拉，通过逐层固化产生一个三维物体。这种方式用向上拉的方式，固化后的三维物体受力比较大，成型面积通常是比较小的、三维物体上的支撑多。好处是成型速度比SLA激光扫描的快好多。
连续打印方式：美国Carbon3D公司的专利，工作过程与光学面阵投影方式相似，但光敏树脂槽的底部是透氧膜，利用氧阻聚原理在树脂槽的底部形成一个不固化层，这样成型台面就可以不断地一边固化一边填充光敏树脂连续向上拉产生三维物体，打印速度是传统激光扫描成型技术(SLA)的25倍到100倍。是一种不错的技术，但透氧膜不易获得，控制技术复杂，成型幅面也相对较小。
发明内容
本发明的目的是提供一种液体界面的成型装置，以克服现有技术不足，它具有成型速度快，成型物体受力小，打印面积可以相对较大，成型精度高等的特点。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种液体界面的成型装置，包括机架、树脂槽、图形发生装置、成型台面，设置一个充气腔体，所述腔体在对应所述成型台面那一端是开放的，所述腔体沉在盛有液体光敏树脂的树脂槽里，所述腔体与所述图形发生装置通过由电机驱动且可上下移动的第一移动臂与所述机架连接，所述成型台面置于树脂槽内表面上，或成型台面置于树脂槽里且通过由电机驱动且可上下移动的第二移动臂与所述机架连接。
作为本发明的方案：所述腔体接有控制其内气体压力和温度的第一控制装置。
作为本发明的方案：所述树脂槽接有用来控制其内液体光敏树脂的温度和压力的第二控制装置。
作为本发明的方案：所述图形发生装置和所述的腔体安装在第一移动臂上。
作为本发明的方案：所述图形发生装置安装在所述腔体的内部，或所述图形发生装置安装在所述腔体的外部且所述腔体有与图形发生装置相配合的透明窗口。
作为本发明的方案：所述腔体内充的气体为氧气、二氧化碳气、氮气、氩气和空气中的一种或至少两种的混合气体。
作为本发明的方案：所述图形发生装置为面投影装置DLP投影、液晶投影或激光扫描装置、LED扫描装置。
作为本发明的方案：所述液体光敏树脂为紫外液体光敏树脂、可见光液体光敏树脂或红外光热敏固化树脂。
本发明的有益效果是：具有成型速度快，成型物体受力小，打印面积可以相对较大，成型精度高的优点。
附图说明
图1和图2为本发明的基本结构图。
图3为本发明的第一种实施方式的结构图。
图4为本发明的第二种实施方式的结构图。
图5为本发明的第三种实施方式的结构图。
图6为本发明的工作流程图。
附图中：1-图形发生装置； 2-透明窗口 ；3-腔体； 4-液体光敏树脂；5-树脂槽；6-成型台面；7-成型物体；8-气体液体界面；9-机架；10-第一移动臂；11-第一控制装置；12-第二控制装置；13-密封圈；14-第二移动臂。
具体实施方式
参照图1，本发明提供的一种液体界面的成型装置，包括机架9、树脂槽5、图形发生装置1、成型台面6，设置一个充气腔体3，所述腔体3在对应所述成型台面6那一端是开放的，即该端是敞口的，所述腔体3沉在盛有液体光敏树脂4的树脂槽5里，所述腔体3与所述图形发生装置1通过由电机驱动且可上下移动的第一移动臂10与所述机架9连接，所述成型台面6置于树脂槽5内表面上。所述图形发生装置1安装在所述腔体3的外部，为外置式，安装在第一移动臂10上，所述腔体3有与图形发生装置1相配合的透明窗口2。所述腔体3内充的气体为氧气、二氧化碳气、氮气、氩气和空气中的一种或至少两种的混合气体。所述图形发生装置1为面投影装置DLP投影、液晶投影或激光扫描装置、LED扫描装置。所述液体光敏树脂4为紫外液体光敏树脂、可见光液体光敏树脂或红外光热敏固化树脂。通过控制第一移动臂10上下移动带动腔体3与图形发生装置1上下移动、控制腔体3内的气压，图形发生装置1产生的光经过透明窗口2向气体液体界面8照射使液体光敏树脂4固化，然后腔体3与图形发生装置1向上移动一个设定的距离，气体液体界面8快递填满液体光敏树脂4，这样一层层的固化，累积产生一个成型物体7。
图2与图1不同之处是：图2的图形发生装置1安装在充气腔体3内部，这样的好处是可以减少光线的衰减，图像变形等的不良现象。
实施例 1：
参照图 3，是在图 1的基础上，在腔体3上接有控制其内气体压力和温度的第一控制装置11，在树脂槽5接有用来控制其内液体光敏树脂的温度和压力的第二控制装置12。树脂槽5里盛有液体光敏树脂4，腔体3与图形发生装置1在计算机的控制下随第一移动臂10向下移动到达成型台面6时停止；这时密封充气腔体3内只有空气，根据需要向密封充气腔体3腔内充气或换气，当气体液体界面8达到要求时，图形发生装置1产生的光经过透明窗口2向气体液体界面8照射使液体光敏树脂4固化，然后腔体3与图形发生装置1向上移动一个设定的距离，气体液体界面8快速填满液体光敏树脂4，这样一层层的固化，累积产生一个三维物体7。当光在气体液体界面8上固化时，会产生大量的热，腔体内的气体也会受热发生气压和温度的变化，树脂的温度也会升高，通过第一控制装置11控制气体的压力和温度，同时液体光敏树脂的温度和压力通过第二控制装置12进行控制。
实施例2：
如图4所示，在实施例1的基础上，在充气腔体3与树脂槽5之间加入密封圈13，这样可以增大密封充气腔体3内气体的压力，同时也增大液体光敏树脂4的压力，使气体液体界面8的压力更大，让液体光敏树脂4的填充速度更快。大大提高本装置的成型速度，成型精度。
实施例3：
如图5所示，在实施例1的基础上，充气腔体3缩小，将成型台面6做成可移动的，成型台面6置于树脂槽4里通过由电机驱动且可上下移动的第二移动臂14与所述机架9连接。工作时成型台面6向下移动到设定位置，腔体3与图形发生装置1向下移动到设定位置，图形发生装置1向气体液体界面8照射，成型台面6随第二移动臂14不断地向下移动设定的距离，层层累积产生三维成型物体7。这样做的好处是可以将成型幅面做得相对大点。
应用例：
给合图3和图6，首先由设计人员设计用CAD软件设计好CAD模型的数字文件，经过计算机切片程序切片产生一幅幅的图像文件，计算机控制程序将图像送到图形发生装置1上产生切片的光轮廓图形，腔体3与图形发生装置1在计算机的控制下向装有液体光敏树脂4的树脂槽5移动，腔体3到达成型台面7时停止，向腔体3充入氧气或空气，这时腔体3内的气体与液体光敏树脂4在压力的作用下形成一个气体液体的界面8，图形发生装置1产生的光经过透明窗口2照射在气体液体界面8上使液体光敏树脂固化，充气腔体3和图形发生装置1一起向上移动一个设定的距离，液体光敏树脂4在压力的作用下快速地填充满气体液体界面8，利用液体光敏树脂的氧阻聚原理，一边填充一边固化，层层累积后生成三维成型物体7。
上述结合附图进行的说明只是示意性的，不是本发明的保护范围界定。本领域内的技术人员，在权利要求的范围内进行各种变形或修改，都应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种液体界面的成型装置，包括机架、树脂槽、图形发生装置、成型台面，其特征在于，设置一个充气腔体，所述腔体在对应所述成型台面那一端是开放的，所述腔体沉在盛有液体光敏树脂的树脂槽里，所述腔体与所述图形发生装置通过由电机驱动且可上下移动的第一移动臂与所述机架连接，所述成型台面置于树脂槽内表面上，或成型台面置于树脂槽里且通过由电机驱动且可上下移动的第二移动臂与所述机架连接。
2.根据权利要求1所述的一种液体界面的成型装置，其特征在于，所述腔体接有控制其内气体压力和温度的第一控制装置。
3.根据权利要求1或2所述的一种液体界面的成型装置，其特征在于，所述树脂槽接有用来控制其内液体光敏树脂的温度和压力的第二控制装置。
4.根据权利要求1所述的一种液体界面的成型装置，其特征在于，所述图形发生装置与所述的腔体安装在第一移动臂上。
5.根据权利要求1所述的一种液体界面的成型装置，其特征在于，所述图形发生装置安装在所述腔体的内部，或所述图形发生装置安装在所述腔体的外部且所述腔体有与图形发生装置相配合的透明窗口。
6.根据权利要求1所述的一种液体界面的成型装置，其特征在于，所述腔体内充的气体为氧气、二氧化碳气、氮气、氩气和空气中的一种或至少两种的混合气体。
7.根据权利要求1、4或5所述的一种液体界面的成型装置，其特征在于，所述图形发生装置为面投影装置DLP投影、液晶投影或激光扫描装置、LED扫描装置。
8.根据权利要求1或2所述的一种液体界面的成型装置，其特征在于，所述液体光敏树脂为紫外液体光敏树脂、可见光液体光敏树脂或红外光热敏固化树脂。
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