CN107538737A - 一种光固化三维打印装置及其打印方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光固化三维打印装置及其打印方法。该光固化三维打印装置包括容纳槽体、固化光源、打印平台、移动组件和震动组件。在完成三维物体的打印之后，通过震动组件对打印平台上的三维物体进行震动，以抖落其上面的液体光敏树脂，避免后期处理造成的环境污染，也可以起到原料回收的作用，降低制造成本。第一电磁吸附单元和第二电磁吸附单元协同配合，分别在不同的时机对打印平台进行吸附或分离，结构设置合理，实现了对成品三维物体的表面残留的液体光敏树脂回收的目的。

Description

一种光固化三维打印装置及其打印方法

技术领域

本发明涉及的技术领域为三维成型领域，特别涉及一种光固化三维打印装置及其打印方法。

背景技术

三维打印也称增材制造或者积层造型，采用数字模型加工出物理对象的过程，在成型的过程中采用逐层地加入材料而成型三维物体。

数字光处理技术(Digital Light Processing，简称DLP) 是一种基于数字微镜晶片(Digital Micromirror Device，简称DMD，也称数字微器件) 的新式投影技术，数字微镜晶片就是半导体开关，它在CMOS 硅基片上集成了50-130 万个微镜片，其中，每一个微镜片代表了一个像素，当一个微镜片处于" 开" 状态时，入射光就将被反射并通过投影镜将影像投射至屏幕上，当一个微镜片处于" 关" 状态时，入射光将被反射至光吸收器而被吸收。

这种光固化的三维打印机（三维成型设备）是基于数字光处理技术，以液态光固化树脂为成型材料的成型设备，其具有成型速度快及成型精度高的优点。

这种光固化三维成型设备包括有软件和硬件。硬件主要包括打印机机架、投影仪光源、打印平台和光敏树脂槽。打印平台在光敏树脂槽内能够上下运动，而在光敏树脂槽内装有液体光敏树脂。软件部分形成的影像信号通过数字处理后，投影到光敏树脂槽的底部，如此以来，光敏树脂槽内的光敏树脂能够聚合成固体，而没有和光接触的光敏树脂则保持液态，这样就在打印平台与光敏树脂槽相对的平面上逐层生成三维物体。例如，申请号为CN201510107646.4 （CN104669625A）的中国专利就公开了一种光固化的三维打印机。

然而，现有的光固化三维打印机在完成三维物体成型后，三维物体的表面经常会残留附着有较多的光敏树脂液体，这些残留液体后期需要清洗处理，这样不仅容易造成环境污染，而且浪费了资源，提高了三维物体的制造成本。

发明内容

为了解决上述已有技术的不足，本发明的目的是：提供一种减少成品三维物体上表面残留较多液体光敏树脂的光固化三维打印装置及其打印方法。

本发明的发明思想：通过震动组件对打印平台上的三维物体进行震动，以抖落其附着的液体光敏树脂，第一电磁吸附单元和第二电磁吸附单元协同配合，分别在不同的时机对打印平台进行吸附或分离。最终，避免了后期处理成品三维物体造成的环境污染，另外，还可以起到原料回收的作用，降低了制造成本。

一种光固化三维打印装置，其包括容纳槽体、固化光源、打印平台、移动组件和震动组件：容纳槽体用于装载光敏树脂原料，容纳槽体包括透明槽底板；固化光源设置在容纳槽体的下部，固化光源发出的光线能够透过透明槽底板而照射固化容纳槽体内的液体光敏树脂；打印平台设置在透明槽底板上部，打印平台用于承载固化的三维物体；移动组件具有第一连接部，第一连接部包括第一电磁吸附单元，第一连接部通过第一电磁吸附单元与打印平台可分离地连接，移动组件用于带动打印平台沿竖直方向移动；震动组件具有第二连接部，第二连接部包括第二电磁吸附单元，震动组件通过第二连接部的第二电磁吸附单元与打印平台可分离地连接，震动组件用于实现对打印平台的震动。

本发明的有益效果：在完成三维物体的打印之后，通过震动组件对打印平台上的三维物体进行震动，以抖落其上面的液体光敏树脂，避免后期处理造成的环境污染，也可以起到原料回收的作用，降低制造成本。第一电磁吸附单元和第二电磁吸附单元协同配合，分别在不同的时机对打印平台进行吸附或分离，结构设置合理，实现了对成品三维物体的表面残留的液体光敏树脂回收的目的。

一个优选的方案是，震动组件包括震动电机和连接件，震动电机、连接件和第二连接部依次连接。

一个优选的方案是，震动组件包括固定件、弹性件，固定件、弹性件和第二连接部依次连接。

一个优选的方案是，震动组件与移动组件连接，移动组件能够带动震动组件和的打印平台一起移动。

本发明提供的光固化三维打印装置的打印方法包括下面的步骤：

S1：光固化三维打印机获得预备打印的三维物体的数据信息；

S2：保持第二电磁吸附单元不产生吸附力，即震动组件对打印平台没有产生吸附力；同时，保持第一电磁吸附单元产生吸附力，即移动组件能够对打印平台产生吸附力，以控制打印平台的上升和下降；

S3：打印平台移动至容纳槽体靠近透明槽底板的位置，形成第一层固化的三维物体，打印平台再逐渐向上移动，最终逐层形成成品三维物体；

S4：移动组件继续带动打印平台向上移动，使得打印平台和成品三维物体位于容纳槽体的上方；

S5：保持第二电磁吸附单元产生吸附力，即震动组件对打印平台产生吸附力；同时，保持第一电磁吸附单元不产生吸附力，即移动组件对打印平台没有产生吸附力；

S6：震动组件产生振动作用，以把打印平台上的三维物体上表面残留的液体光敏树脂抖落至容纳槽体内。

一个优选的方案是，震动组件包括固定件、弹性件，固定件、弹性件和第二连接部依次连接，弹性件为弹簧；

在S6中，还包括下面的步骤：

T1：打印平台和成品三维物体位于容纳槽体的上方，打印平台处于第一高度,弹簧处于自由状态；

T2：移动组件带动打印平台和成品三维物体继续向上移动，打印平台处于第二高度，弹簧处于压缩状态；

T3：保持第二电磁吸附单元产生吸附力，即震动组件对打印平台产生吸附力；同时，保持第一电磁吸附单元不产生吸附力，即移动组件对打印平台没有产生吸附力；

T4：处于压缩状态的弹簧产生振动作用，以把打印平台上的三维物体上表面残留的光敏树脂液体抖落至容纳槽体内。

一个优选的方案是，震动组件与移动组件连接，移动组件能够带动震动组件和的打印平台一起移动；震动组件包括固定件、弹簧，固定件、弹簧和第二连接部依次连接；

在S6中，还包括下面的步骤：

Y1：打印平台和成品三维物体位于容纳槽体的整体的上方，弹簧处于Y压缩状态；

Y2：保持第二电磁吸附单元产生吸附力，即震动组件对打印平台产生吸附力；同时，保持第一电磁吸附单元不产生吸附力，即移动组件对打印平台没有产生吸附力；

Y3：处于压缩状态的弹簧产生振动作用，以把打印平台上的三维物体上表面残留的光敏树脂液体抖落至容纳槽体内。

附图说明

图1为发明第一实施例的第一状态时的结构示意图。

图2为发明第一实施例的第二状态时的结构示意图。

图3为发明第二实施例的第一状态时的结构示意图。

图4为发明第二实施例的第二状态时的结构示意图。

其中，附图标记为：10、容纳槽体；11、透明槽底板；12、光敏树脂原；20、固化光源；30、打印平台；40、移动组件；41、第一连接部；42、第一电磁吸附单元；50、震动组件料；51、第二连接部；52、第二电磁吸附单元；53、固定件；54、弹性件；60、三维物体。

具体实施方式

第一实施例：

如图1和图2所示，本实施例的光固化三维打印装置包括容纳槽体10、固化光源20、打印平台30、移动组件40和震动组件50。

容纳槽体10用于装载光敏树脂原料12，容纳槽体10包括透明槽底板11。固化光源20设置在容纳槽体10的下部，固化光源20发出的光线能够透过透明槽底板11而照射固化容纳槽体10内的液体光敏树脂。打印平台30设置在透明槽底板11上部，打印平台30用于承载固化的三维物体60。

移动组件40具有第一连接部41，第一连接部41包括第一电磁吸附单元42，第一连接部41通过第一电磁吸附单元42与打印平台30可分离地连接，移动组件40用于带动打印平台30沿竖直方向移动。震动组件50具有第二连接部51，第二连接部51包括第二电磁吸附单元52，震动组件50通过第二连接部52的第二电磁吸附单元52与打印平台30可分离地连接，震动组件50用于实现对打印平台30的震动。第一电磁吸附单元例如是电磁吸盘，电磁吸盘是一种用电磁原理，通过使内部线圈通电产生磁力，经过导磁面板，将接触在面板表面的工件紧紧吸住的，通过线圈断电，磁力消失实现退磁，取下工件的原理而生产的一种产品。另外，打印平台30与第一电磁吸附单元42接触的位置优选设置为铁质材料或其它能够与磁力产生吸附作用的部件。

在完成三维物体60的打印之后，通过震动组件50对打印平台30上的三维物体60进行震动，震动组件50例如包括一个震动电机，通过震动电机对打印平台30进行震动，以抖落其上面的液体光敏树脂，避免后期处理造成的环境污染，也可以起到原料回收的作用，降低制造成本。第一电磁吸附单元42和第二电磁吸附单元52协同配合，分别在不同的时机对打印平台30进行吸附或分离，结构设置合理，实现了对成品三维物体60的表面残留的液体光敏树脂回收的目的。

本实施例的光固化三维打印装置的打印方法包括下面的步骤：

S1：光固化三维打印机获得预备打印的三维物体60的数据信息；

S2：保持第二电磁吸附单元52不产生吸附力，即震动组件50对打印平台30没有产生吸附力；同时，保持第一电磁吸附单元42产生吸附力，即移动组件40能够对打印平台30产生吸附力，以控制打印平台30的上升和下降，即处于如图1所示的状态；需要指出的是，震动组件50可以设置在打印平台30上的一定间隔距离内，当打印平台30进行三维物体成型的时候，震动组件50与该打印平台30形成间隔距离，等到三维物体60打印完成之后，移动组件40带动打印平台30至靠近震动组件50的第二连接部51的位置。

S3：打印平台30移动至容纳槽体10靠近透明槽底板11的位置，形成第一层固化的三维物体，打印平台30再逐渐向上移动，最终逐层形成成品三维物体60；

S4：移动组件40继续带动打印平台30向上移动，使得打印平台30和成品三维物体60位于容纳槽体10的上方，此时，震动组件50的第二电磁吸附单元52接触该打印平台30；

S5：保持第二电磁吸附单元52产生吸附力，即震动组件50对打印平台30产生吸附力；同时，保持第一电磁吸附单元42不产生吸附力，即移动组件40对打印平台30没有产生吸附力，即如图2所示的状态；在优选的方案中，移动组件40与打印平台30不产生吸附作用之后，移动组件40可以继续向上移动一定距离，例如10厘米，以防止对震动作用形成干扰。

S6：震动组件50产生振动作用，例如通过震动电机对打印平台30进行震动，以把打印平台30上的三维物体上表面残留的液体光敏树脂抖落至容纳槽体10内。

第二实施例：

本实施例的光固化三维打印装置与上述第一实施例的结构和功能基本相同，下面仅就其不同之处详细介绍。

如图3和图4所示，本实施例的震动组件包括固定件53、弹性件54，固定件53、弹性件54和第二连接部51依次连接，弹性件54为弹簧。

在S6中，还包括下面的步骤：

T1：打印平台30和成品三维物体60位于容纳槽体10的上方，打印平台30处于第一高度H1,弹簧处于自由状态，即处于如图3所示的状态；

T2：移动组件40带动打印平台30和成品三维物体60继续向上移动，打印平台30处于第二高度H2，弹簧处于压缩状态，即处于如图4所示的状态；

T3：保持第二电磁吸附单元52产生吸附力，即震动组件50对打印平台30产生吸附力；同时，保持第一电磁吸附单元42不产生吸附力，即移动组件40对打印平台30没有产生吸附力；

T4：处于压缩状态的弹簧（弹性件54）产生振动作用，以把打印平台30上的三维物体60上表面残留的光敏树脂液体抖落至容纳槽体10内。

第三实施例：

本实施例的光固化三维打印装置与上述第一实施例的结构和功能基本相同，下面仅就其不同之处详细介绍。

本实施例的震动组件与移动组件连接，移动组件能够带动震动组件和的打印平台一起移动；震动组件包括固定件、弹簧，固定件、弹簧和第二连接部依次连接；

在S6中，还包括下面的步骤：

Y1：打印平台和成品三维物体位于容纳槽体的整体的上方，弹簧处于压缩状态；

Y2：保持第二电磁吸附单元产生吸附力，即震动组件对打印平台产生吸附力；同时，保持第一电磁吸附单元不产生吸附力，即移动组件对打印平台没有产生吸附力；由于震动组件与移动组件连接，因此，移动组件在带动打印平台向上移动的时候，会同时带动震动组件向上移动，也可以理解为，无论在何种状态，第一电磁吸附单元和第二电磁吸附单元始终与打印平台接触，但是移动组件带动打印平台工作的时候保持第一电磁吸附单元产生磁力且第二电磁吸附单元不产生磁力，而当震动作用工作时第二电磁吸附单元产生磁力且第一电磁吸附单元不产生磁力；

Y3：处于压缩状态的弹簧产生振动作用，以把打印平台上的三维物体上表面残留的光敏树脂液体抖落至容纳槽体内。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种光固化三维打印装置，其特征在于，包括：

容纳槽体，用于装载光敏树脂原料，所述容纳槽体包括透明槽底板；

固化光源，设置在所述容纳槽体的下部，所述固化光源发出的光线能够透过所述透明槽底板而照射固化所述容纳槽体内的液体光敏树脂；

打印平台，设置在所述透明槽底板上部，所述打印平台用于承载固化的三维物体；

移动组件，具有第一连接部，所述第一连接部包括第一电磁吸附单元，所述第一连接部通过所述第一电磁吸附单元与所述打印平台可分离地连接，所述移动组件用于带动所述打印平台沿竖直方向移动；

震动组件，具有第二连接部，所述第二连接部包括第二电磁吸附单元，所述震动组件通过所述第二连接部的第二电磁吸附单元与所述打印平台可分离地连接，所述震动组件用于实现对所述打印平台的震动。

2.根据权利要求1所述的光固化三维打印装置，其特征在于，

所述震动组件包括震动电机和连接件，所述震动电机、连接件和所述第二连接部依次连接。

3.根据权利要求2所述的光固化三维打印装置，其特征在于，

所述震动组件包括固定件、弹性件，所述固定件、弹性件和所述第二连接部依次连接。

4.根据权利要求2所述的光固化三维打印装置，其特征在于，

所述震动组件与所述移动组件连接，所述移动组件能够带动所述震动组件和所述的打印平台一起移动。

5.根据权利要求1所述的光固化三维打印装置的打印方法，其特征在于，

该打印方法包括下面的步骤：

S1：所述光固化三维打印机获得预备打印的三维物体的数据信息；

S2：保持所述第二电磁吸附单元不产生吸附力，即所述震动组件对所述打印平台没有产生吸附力；同时，保持所述第一电磁吸附单元产生吸附力，即所述移动组件能够对所述打印平台产生吸附力，以控制所述打印平台的上升和下降；

S3：所述打印平台移动至所述容纳槽体靠近所述透明槽底板的位置，形成第一层固化的三维物体，所述打印平台再逐渐向上移动，最终逐层形成成品三维物体；

S4：所述移动组件继续带动所述打印平台向上移动，使得所述打印平台和所述成品三维物体位于所述容纳槽体的上方；

S5：保持所述第二电磁吸附单元产生吸附力，即所述震动组件对所述打印平台产生吸附力；同时，保持所述第一电磁吸附单元不产生吸附力，即所述移动组件对所述打印平台没有产生吸附力；

S6：所述震动组件产生振动作用，以把所述打印平台上的三维物体上表面残留的液体光敏树脂抖落至所述容纳槽体内。

6.根据权利要求5所述的光固化三维打印装置的打印方法，其特征在于，

所述震动组件包括固定件、弹性件，所述固定件、弹性件和所述第二连接部依次连接，所述弹性件为弹簧；

在所述S6中，还包括下面的步骤：

T1：所述打印平台和所述成品三维物体位于所述容纳槽体的上方，所述打印平台处于第一高度,所述弹簧处于自由状态；

T2：所述移动组件带动所述打印平台和所述成品三维物体继续向上移动，所述打印平台处于第二高度，所述弹簧处于压缩状态；

T3：保持所述第二电磁吸附单元产生吸附力，即所述震动组件对所述打印平台产生吸附力；同时，保持所述第一电磁吸附单元不产生吸附力，即所述移动组件对所述打印平台没有产生吸附力；

T4：处于压缩状态的所述弹簧产生振动作用，以把所述打印平台上的三维物体上表面残留的光敏树脂液体抖落至所述容纳槽体内。

7.根据权利要求5所述的光固化三维打印装置的打印方法，其特征在于，

所述震动组件与所述移动组件连接，所述移动组件能够带动所述震动组件和所述的打印平台一起移动；所述震动组件包括固定件、弹簧，固定件、弹簧和第二连接部依次连接；

在所述S6中，还包括下面的步骤：

Y1：所述打印平台和所述成品三维物体位于所述容纳槽体的整体的上方，所述弹簧处于Y压缩状态；

Y2：保持所述第二电磁吸附单元产生吸附力，即所述震动组件对所述打印平台产生吸附力；同时，保持所述第一电磁吸附单元不产生吸附力，即所述移动组件对所述打印平台没有产生吸附力；

Y3：处于压缩状态的所述弹簧产生振动作用，以把所述打印平台上的三维物体上表面残留的光敏树脂液体抖落至所述容纳槽体内。