CN107701961A - 一种用于3d打印产品的固化灯箱及用于该产品的固化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于3D打印产品的固化灯箱，包括光源、用于扩散光源光线的散光层、若干用于反射光源光线的反射层以及用于放置3D打印产品的工作平台，若干所述反射层相互连接构成腔体，所述工作台表面位于腔体内，所述光源部分光线射向散光层后射向反射层。通过采用上述技术方案，光线从光源射出，经过散光层之后，扩大了光线的辐射范围，随后部分光线直接射向待固化的产品，其余光线射向反射层，经反射层反射之后射向待固化的产品，光源光线经过散光层扩散、反射层反射之后，使得腔体内部能够全方位无死角的被光线覆盖，从而使得产品能够被光线照射后固化，该固化灯箱结构简单，与现有技术的加热固化相比不会破坏产品的原有性能。

Description

一种用于 3D 打印产品的固化灯箱及用于该产品的固化方法

技术领域

本发明涉及3D打印产品的生产设备及方法，更具体地说，它涉及一种用于3D打印产品的固化灯箱及用于该产品的固化方法。

背景技术

三维（3D）快速成型，也被称为增材制造，基本原理是通过打印或铺设连续的材料层来产生三维物体。三维快速成型设备或三维打印机通过转换物体的三维计算机模型并产生一系列截面切片来工作，然后，打印每个切片，一个在另一个的顶部上，从而产生最终的三维物体。

三维快速成型的方法主要包括的类型为：立体平板印刷或光固化分层实体制造、选择性激光熔化、熔融沉积成型。

申请号为201520886729.3的专利文件公开了一种三维打印机。三维打印机包括框架、打印平台、第一打印头、第二打印头和加热装置，第一打印头用于装载粉末材料并把粉末材料喷涂在打印平台上；第二打印头用于装载粘结剂并把粘结剂喷涂在打印平台上的粉末材料上，粘结剂用于粉末材料的初步固化；加热装置用于对打印平台上的粉末材料的二次固化。上述方案通过加热装置进行3D打印产品的二次固化，利用加热的方式进行二次固化，虽然从一定程度上可以改善3D打印产品层与层之间的粘结性，但是加热也会从一定程度上破坏3D打印产品的结构强度以及收缩率，对产品的牢固度以及产品的体积均会产生影响，存在改进之处。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的一在于提供一种用于3D打印产品的固化灯箱，该固化灯箱通过内设腔体以及光源，利用散光层对光源光线进行扩散，利用反射层对光源光线进行反射，从而保证产品全方位被光线辐射，与加热固化相比不会影响产品的原有特性，具有较好的固化效果。

为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：一种用于3D打印产品的固化灯箱，包括光源、用于扩散光源光线的散光层、若干用于反射光源光线的反射层以及用于放置3D打印产品的工作平台，若干所述反射层相互连接构成腔体，所述工作台表面位于腔体内，所述光源光线射向散光层后射向反射层。

通过采用上述技术方案，光线从光源射出，经过散光层之后，扩大了光线的辐射范围，随后部分光线直接射向待固化的产品，其余光线射向反射层，经反射层反射之后射向待固化的产品，光源光线经过散光层扩散、反射层反射之后，使得腔体内部能够全方位无死角的被光线覆盖，从而使得产品能够被光线照射后固化，该固化灯箱结构简单，与现有技术的加热固化相比不会破坏产品的原有性能。

本发明进一步设置为：还包括箱体，所述腔体位于箱体内，所述箱体内还设有用于控制箱体内部元件状态的电器模块。

通过采用上述技术方案，箱体的设置使得提供了一个用于放置其他内部元件以及电器模块的放置空间，使得固化灯箱能够集成一体化。

本发明进一步设置为：所述工作平台下方连接有用于驱动自身做定轴旋转运动的自转电机。

通过采用上述技术方案，当产品固化时，自转电机带动工作平台和其上方的产品一起定轴旋转，避免产品的部分区域没有被光线辐射，进一步增大了光线针对产品的覆盖率，从而提高固化效果。

本发明进一步设置为：所述箱体内设有安置板，所述自转电机位于安置板上，所述腔体内壁设有用于供工作平台穿设及旋转的通孔。

通过采用上述技术方案，将自转电机以及部分的工作平台放置在箱体内，避免腔体内部空间的占用，避免影响腔体内部光线的反射。

本发明进一步设置为：所述散光层由表面呈凸起状的透明玻璃板制成，所述光源位于透明玻璃板上方，所述光源与工作平台呈相对设置。

通过采用上述技术方案，表面呈凸起状的透明玻璃板成本较低，利用光线的折射，具有较好的光线扩散效果，呈相对设置的光源与工作平台便于光线经透明玻璃板扩散之后一部分直接射向工作平台，其余部分射向反射层。

本发明进一步设置为：所述反射层由不锈钢板制成，若干所述的不锈钢板相互连接形成呈长方体结构的腔体。

通过采用上述技术方案，不锈钢板具有较好的反射效果，且成本较低，方便加工，呈长方体结构的腔体便于各块不锈钢板之间的连接。

本发明进一步设置为：所述箱体内设有用于光源散热的散热组件，所述散热组件包括与光源紧贴的散热片以及与散热片相连接的风扇。

通过采用上述技术方案，散热片以及风扇结构简单，成本较低，当光源产生的热量能够快速的被散热板以及风扇排出箱体内部，保持光源一直处于较低的工作温度，避免长时间照射之后光源破损，延长了光源的使用寿命。

本发明进一步设置为：所述箱体设有开口部以及用于封闭开口部的观测门，所述观测门包括可隔绝内部光源光线射出的透明层。

通过采用上述技术方案，观测口以及观测门的设置便于工作人员随时监测，而带有可隔绝内部光源光线射出透明层的观测门则可以起到较好的防护作用，避免工作人员因观测而被光源光线辐射。

本发明进一步设置为：所述电器模块包括用于供电的电源、用于控制电源恒流的恒流电源、用于控制自转电机转动以及光源启闭的定时器组件。

通过采用上述技术方案，恒流电源的设置使得电源输出电流恒定，有利于提高设备使用时的安全性，定时器组件的设置有利于提高固化灯箱的智能性，减少人工操作，有利于提高工作效率。

综上所述，本发明具有以下有益效果：固化灯箱结构简单，利用光线进行产品表面的固化，光线经扩散以及反射之后，再配合一直旋转的工作平台，能够做到在腔体内全方位、无死角的光线辐射，使得固化灯箱具有较好的固化效果。

本发明的目的二在于提供一种用于3D打印产品的固化方法，该固化方法通过蓝光在腔体内部形成无规则多角度的光线辐射，并对温度以及时间做相应的设定，使得产品具有较好的固化效果以及较高的固化效率。

为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案：一种用于3D打印产品的固化方法，包括上述的固化灯箱，具体包括以下步骤：（1）、将固化灯箱放置于室温环境（温度范围为：18℃-25℃）；（2）、将产品放置在工作平台表面，封闭箱体；（3）、通过定时器组件设定固化时间为5-10min；（4）、定时器组件同步控制自转电机转动以及光源开启，且光源散发蓝光；（5）、光线经过散光层和反射层在腔体内部无规则多角度的光线辐射，进行产品表面固化；（6）、定时器组件同步控制自转电机停止以及光源关闭，开启观测门并取出产品。

通过采用上述技术方案，设定相应的工作温度以及固化时间，通过定时器组件做到自转电机和光源的同步运转，再通过蓝光在腔体内部形成无规则多角度的光线辐射，固化方式简单，使得产品具有较好的固化效果以及较高的固化效率。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图；

图2为本发明实施例一的结构示意图（主要用于体现箱体背面）；

图3为本发明实施例一的结构示意图（主要用于体现腔体内部）；

图4为本发明实施例一的结构示意图（主要用于体现箱体内腔体上部和下部的部件）；

图5为本发明实施例一腔体的结构示意图；

图6为本发明实施例一箱体内腔体上方部分元件的结构示意图（主要用于体现散热组件、支撑架、LED灯、环氧树脂板、透明玻璃板以及矩形不锈钢板之间的位置关系）；

图7为本发明实施例一散热组件、支撑架以及LED灯的连接示意图；

图8为本发明实施例一工作平台、自转电机以及底座之间的连接示意图。

附图标记：1、箱体；2、插座；3、控制开关；4、垫脚；5、观测门；51、透明层；6、手提部；7、透气孔；8、开口部；9、环形框；10、腔体；11、工作平台；12、合页；13、L型连接板；14、电源；15、恒流电源；16、定时器组件；17、安置板；18、底座；19、风扇；20、散热板；21、支撑架；22、金属铜管；23、LED灯；24、环氧树脂板；241、凹槽；25、透明玻璃板；26、矩形不锈钢板；27、自转电机。

具体实施方式

参照图1至图8对本发明实施例做进一步说明。

实施例一：

如图1至图2所示，一种用于3D打印产品的固化灯箱，由于现有的3D打印机均具有固化工序，在固化完成之后产品表面会残留一部分树脂原料，随后经人工清洗之后，通过本方案的固化灯箱对产品的二次固化，固化灯箱包括呈空心长方体结构的箱体1，箱体1由钣金材料连接而成，在箱体1的其中一侧面设置有矩形的开口部8，开口部8的边缘通过合页12铰接有一与开口部8相适配的观测门5，为了在不打开箱体1的基础上观测箱体1内部的情况，在观测门5的中间区域设置有透明层51，为了避免固化灯箱内部光线照射到外部的工作人员，所以透明层51选用可隔绝内部光源光线射出的材料制成，经多次试验之后，透明层51选用茶色的亚克力板；在观测门5的下方箱体1外侧设置有若干控制开关3，便于在观测的同时进行控制调节；在箱体1的下方设置有四个垫脚4，起到支撑箱体1的作用；在箱体1的侧壁上设置有连接插头的插座2；在箱体1左右两侧的侧壁上还设置有手提部6，方便操作人员搬运固化灯箱。

如图3至图5所示，在箱体1的内部还设有一呈空心长方体结构的腔体10，腔体10由若干块不锈钢板相互连接而成，腔体10的底面与箱体1底面保持平行，腔体10相对观测门5的一侧通过一环形框9连接于箱体1内壁，环形框9外缘为矩形结构，环形框9连接于箱体1内侧开口部8的边缘，腔体10的其中一个侧面正好能够嵌设于环形框9内并通过紧固件连接，为了实现观测，嵌设于环形框9内的腔体10侧面不设置不锈钢板，即长方体结构的腔体10只有五个侧面设置有不锈钢板，没有设置不锈钢板的腔体10一侧光线直接通过观测门5上的亚克力板隔绝。腔体10背对观测门5的一侧通过两块L型连接板13连接于箱体1的内壁，L型连接板13与腔体10以及箱体1之间均通过紧固件连接，通过L型连接板13和环形框9将腔体10悬空设置在箱体1沿高度方向的中间位置。

如图3、图5、图8所示，在腔体10底壁上开设有一圆形通孔，在圆形通孔内嵌设有一用于放置3D打印产品的工作平台11，工作平台11呈圆形设置，为了使得反射层能够反射光线以及工作平台11旋转，工作平台11侧面与圆形通孔孔壁呈间隙设置，工作平台11上表面与腔体10下底面内侧齐平。在工作平台11下表面连接有一自转电机27，自转电机27驱动工作平台11做定轴旋转运动，自转电机27下方放置底座18，底座18与工作平台11呈套设结构，在腔体10与箱体1下底面之间水平放置有一安置板17，安置板17边缘通过紧固件和箱体1内壁相连接，底座18放置在安置板17上。

如图4、图6所示，在腔体10顶壁上开设有一矩形通孔，在矩形通孔内放置有光源，经多次试验，按照产品表面固化的效率以及效果考虑，本方案光源采用的是散发蓝光的LED灯232，LED灯232呈平板状结构设置。由于LED灯23内部具有较多的电路元件，所以为了避免LED灯23与不锈钢板抵接短路，在LED灯23下方设置有一矩形板状结构的环氧树脂板24，环氧树脂板24根据其材料特性，具有绝缘功能。在环氧树脂板24的下表面开设有凹槽241，在凹槽241内嵌设有一块透明玻璃板25，透明玻璃板25表面呈凸起状，可以为凸透镜或者平凸透镜，只要能够起到光线扩散即可，在透明玻璃板25的下方设置有一矩形不锈钢板26，矩形不锈钢板26与透明玻璃板25、环氧树脂板24均保持抵接，矩形不锈钢板26通过紧固件连接在腔体10的顶壁，矩形不锈钢板26一方面能够防止透明玻璃板25脱离环氧树脂板24的效果，另一方面还能够起到承重作用，透明玻璃板25、环氧树脂板24以及LED灯23的均承受在矩形不锈钢板26上。透明玻璃板25一方面能够起到光线扩散的作用，另一方面能够起到防尘的作用，防止腔体10以及箱体1内部的粉尘进入LED灯23内部而影响光照，为了LED灯23的光线能够顺利的通过环氧树脂板24以及矩形状的不锈钢板，在环氧树脂板24和矩形不锈钢板26的对应位置开设有与LED灯23形状相适配的通孔。

如图6、图7所示，由于LED灯23长时间使用容易升温过热，不仅会影响自身寿命还对箱体1内部的温度也会造成影响，为了避免LED灯23升温过热的情况，在LED灯23的上方设置有散热组件；散热组件由外部控制开关3控制，散热组件整体位于腔体10顶壁和箱体1顶壁的区域，散热组件包括与LED灯23背面相紧贴的散热片以及与散热片相连接的风扇19，风扇19与散热片之间通过金属铜管22连接。由于风扇19和散热片的自身重量较大，将所有的重量全部压在LED灯23上很容易造成LED灯23的损坏，所以在散热片和LED灯23之间还设有一支撑架21，支撑架21主体为板状结构，为了散热板20能够与LED灯23背面抵接，所以在支撑架21中间开设有通孔，在支撑架21的两侧边缘向下延伸有折边，折边抵接于环氧树脂板24，起到支撑的作用，散热板20的两侧架设在支撑架21上，散热板20的中间区域通过支撑架21上的通孔与LED灯23背面抵接，选用硬度较硬的金属铜管22进行散热板20和风扇19的连接，金属铜管22能够起到支撑风扇19的作用，风扇19位于散热板20的上方区域，如图2所示，为了便于箱体1内部热量随着风扇19气体的排出，所以在箱体1后侧面上开设有若干透气孔7。

如图4、图8所示，在箱体1底壁上放置有电器模块，电器模块位于安置板17下方，电器模块包括用于供电的电源14、用于控制电源14恒流的恒流电源15、用于控制自转电机27转动以及光源启闭的定时器组件16，电源14与恒流电源15电连接，电源14与LED灯23以及自转电机27电连接，开启电源14，通过定时器组件16设定时间，能够对自转电机27转动以及光源启闭做到同步控制。

具体工作方式：将3D打印完成之后的产品放置在工作平台11上，关闭箱体1之后，利用定时器组件16设定固化时间，开启开关，自转电机27开始带动工作平台11转动，同时LED灯23亮起，LED灯23的光线首先射向透明玻璃层，光线经透明玻璃层扩散之后，一部分光线射向工作平台11上的产品，其余部分射向构成腔体10的不锈钢板，不锈钢板将光源反射之后射向工作平台11上的产品，工作人员从外部经观测门5观测产品具体情况，可以手动切断固化灯箱电源，也可以由定时器组件16控制自转电机27停止以及LED灯23关闭。

实施例二：

一种用于3D打印产品的固化方法，包括上述的固化灯箱，具体包括以下步骤：（1）、将固化灯箱放置于室温环境（温度范围为：18℃-25℃）；（2）、将产品放置在工作平台11表面，封闭箱体1；（3）、通过定时器组件16设定固化时间为5-10min；（4）、定时器组件16同步控制自转电机27转动以及LED灯23开启，且LED灯23散发蓝光；（5）、光线经过散光层和反射层在腔体10内部无规则多角度的光线辐射，进行产品表面固化；（6）、定时器组件16同步控制自转电机27停止以及LED灯23关闭，开启观测门5并取出产品；设定相应的工作温度以及固化时间（具体可根据产品作适当调节），通过定时器组件16做到自转电机27和LED灯23的同步运转，再通过蓝光辐射，与现有技术的加热固化相比不会影响产品原有的特性，固化方式简单方便，通过LED灯23蓝光照射使得产品具有较好的固化效果以及较高的固化效率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于3D打印产品的固化灯箱，其特征在于，包括光源、用于扩散光源光线的散光层、若干用于反射光源光线的反射层以及用于放置3D打印产品的工作平台（11），若干所述反射层相互连接构成腔体（10），所述工作台表面位于腔体（10）内，所述光源光线射向散光层后射向反射层。

2.根据权利要求1所述的一种用于3D打印产品的固化灯箱，其特征在于，还包括箱体（1），所述腔体（10）位于箱体（1）内，所述箱体（1）内还设有用于控制箱体（1）内部元件状态的电器模块。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于3D打印产品的固化灯箱，其特征在于，所述工作平台（11）下方连接有用于驱动自身做定轴旋转运动的自转电机（27）。

4.根据权利要求3所述的一种用于3D打印产品的固化灯箱，其特征在于，所述箱体（1）内设有安置板（17），所述自转电机（27）位于安置板（17）上，所述腔体（10）内壁设有用于供工作平台（11）穿设及旋转的通孔。

5.根据权利要求4所述的一种用于3D打印产品的固化灯箱，其特征在于，所述散光层由表面呈凸起状的透明玻璃板（25）制成，所述光源位于透明玻璃板（25）上方，所述光源与工作平台（11）呈相对设置。

6.根据权利要求5所述的一种用于3D打印产品的固化灯箱，其特征在于，所述反射层由不锈钢板制成，若干所述的不锈钢板相互连接形成呈长方体结构的腔体（10）。

7.根据权利要求6所述的一种用于3D打印产品的固化灯箱，其特征在于，所述箱体（1）内设有用于光源散热的散热组件，所述散热组件包括与光源紧贴的散热片以及与散热片相连接的风扇（19）。

8.根据权利要求1所述的一种用于3D打印产品的固化灯箱，其特征在于，所述箱体（1）设有开口部（8）以及用于封闭开口部（8）的观测门（5），所述观测门（5）包括可隔绝内部光源光线射出的透明层（51）。

9.根据权利要求3所述的一种用于3D打印产品的固化灯箱，其特征在于，所述电器模块包括用于供电的电源（14）、用于控制电源（14）恒流的恒流电源（15）、用于控制自转电机（27）转动以及光源启闭的定时器组件（16）。

10.一种用于3D打印产品的固化方法，其特征在于，包括上述权利要求任意1-9的固化灯箱，具体包括以下步骤：

（1）、将固化灯箱放置于室温环境（温度范围为：18℃-25℃）；

（2）、将产品放置在工作平台（11）表面，封闭箱体（1）；

（3）、通过定时器组件（16）设定固化时间为5-10min；

（4）、定时器组件（16）同步控制自转电机（27）转动以及光源开启，且光源散发蓝光；

（5）、光线经过散光层和反射层在腔体内部无规则多角度的光线辐射，进行产品表面固化；

（6）、定时器组件（16）同步控制自转电机（27）停止以及光源关闭，开启观测门（5）并取出产品。