CN108081599A - 一种光固化成型设备及其加热装置 - Google Patents

Abstract

一种光固化成型设备及其加热装置，其中加热装置包括至少一个辐射加热源以及用于安装辐射加热源的支撑机构，支撑机构上设有用于激光入射的激光口，所述支撑机构位于缸体上方，且所述支撑机构一侧可旋转地安装在腔体一侧的内壁上，支撑机构的另一侧活动连接在腔体另一侧的内壁上；而且相对于现有技术的静止加热器件来说，在加热同一大小的工作区域的前提下，本发明光固化成型设备及其加热装置使得加热装置在不需要整体移动的前提下，可方便实现注入树脂材料和取出成型工件，由于整体移动加热装置势必会占据设备较大空闲空间，从而不利于设备内部器件的紧凑布局，因此本发明结构简单，能够避免频繁移动对加热元件造成的损伤，且占据设备空间较小。

Description

一种光固化成型设备及其加热装置

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种光固化成型设备及其加热装置。

背景技术

光固化快速成型，即通常所说的SLA技术，其是以光敏树脂为原料，通过计算机控制激光按零件的各分层截面信息在液态的光敏树脂表面进行逐点扫描，被扫描区域的树脂薄层产生光聚合反应而固化，形成零件的一个薄层。一层固化完成后，工作台下移一个层厚的距离，然后在原先固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂，直至得到三维实体模型。由于SLA技术使材料内部发生高分子化学反应，所以其成型尺寸精度高，可成形任意复杂形状，成型结果比SLS技术（选择性激光烧结技术）更加理想，主要应用于复杂、高精度的精细工件快速成型。

现有技术的光固化成型技术，受到树脂的粘性及固化树脂表面张力的作用，如仅仅依靠树脂流动使液面达到平整状态需要时间较长。因此，需要采用刮平装置，在工作台下降一定高度后，按设定次数作刮平运动，以此将覆盖在已固化工件表面多余的树脂刮掉。刮平后，树脂液面并不是完全平整状态，仍存在一定波动，尚需等待一定时间，该时间的长短主要取决于树脂的流动性及零件尺寸的大小，因此，目前一般以流动性较好的低粘度树脂为原料制造三维物体，而对于较高粘度的树脂材料只能束手无策，这样便大大限制了光固化技术的使用范围。即使利用低粘度树脂进行固化成型，光聚合反应并不完全，成型件往往需要取出进行后固化处理，零件本身可能因此发生变形，影响成型效果。

发明内容

针对现有技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种可适用于高粘度树脂，促使光聚合反应更加完全且结构简单的光固化成型设备及其加热装置。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种光固化成型设备的加热装置，包括至少一个辐射加热源以及用于安装辐射加热源的支撑机构，所述支撑机构上设有用于激光入射的激光口，所述支撑机构位于缸体上方，且所述支撑机构一侧可旋转地安装在腔体一侧的内壁上，支撑机构的另一侧活动连接在腔体另一侧的内壁上。

作为本发明的优选方案，所述支撑机构包括支撑板和搭扣，激光口设置在支撑板上，所述支撑板一侧可旋转地安装在腔体一侧的内壁上，支撑板的另一侧通过搭扣连接在腔体另一侧的内壁上。

作为本发明的优选方案，所述支撑板一侧通过阻尼铰链安装在腔体一侧的内壁上。

作为本发明的优选方案，所述支撑机构包括第一连接板、第二连接板和翻转板，激光口设置在翻转板上，所述第一连接板固定安装在腔体一侧的内壁上，所述第二连接板固定安装在腔体另一侧的内壁上，且所述翻转板一侧可旋转地安装在第一连接板上，所述翻转板另一侧活动连接在第二连接板上。

作为本发明的优选方案，所述翻转板通过阻尼铰链安装在第一连接板上，所述翻转板另一侧通过搭扣连接在第二连接板上。

作为本发明的优选方案，所述腔体一侧的内壁上设有第一滑槽，所述第一连接板可移动地安装在第一滑槽内，所述腔体另一侧的内壁上设有第二滑槽，所述第二连接板可移动地安装在第二滑槽内。

作为本发明的优选方案，所述支撑机构呈区域划分，且至少一个辐射加热源设置在每个区域内，以用于加热工作区域中对应区域的树脂材料。

作为本发明的优选方案，所述装置还包括设置在缸体侧壁和底部的加热器，以及设置在加热器外围的保温层。

作为本发明的优选方案，所述装置还包括用于检测工作区域温度的温度检测器和控制系统，所述控制系统根据温度检测器检测的数据控制调节加热系统和加热器以实现工作区域的均匀温场。

本发明还提供了一种光固化成型设备，包括上述任一项所述的光固化成型设备的加热装置。

本发明的光固化成型设备及其加热装置，具有以下有益效果：

1）通过包括至少一个辐射加热源以及用于安装辐射加热源的支撑机构，所述支撑机构位于缸体上方，使得本发明的辐射加热源可对工作区域的树脂材料进行加热，这样便可通过加热降低高粘度树脂粘度，从而便于刮刀刮平，因此本发明不仅可适用于低粘度树脂，还可以适用于高粘度树脂，因此大大增加了本发明的适用范围；

2）本发明通过支撑机构上设有用于激光入射的激光口，所述支撑机构一侧可旋转地安装在腔体一侧的内壁上，支撑机构的另一侧活动连接在腔体另一侧的内壁上，使得本发明需要加热时，支撑机构安装在腔体内壁并位于缸体上方，且由于支撑机构上设有用于激光入射的激光口，以使激光通过激光口入射工作区域的树脂材料进行扫描固化，从而避免了辐射加热源的设置可能会遮挡激光入射的弊端；而当需要向缸体注入树脂材料或取出成型工件时，便可通过打开支撑结构另一侧与腔体内壁的活动连接，可将支撑结构向上或向下旋转而方便向缸体注入树脂材料或取出成型工件，从而使得本发明加热装置在不需要整体移动的前提下，可方便实现注入树脂材料和取出成型工件，由于整体移动加热装置势必会占据设备较大空闲空间，从而不利于设备内部器件的紧凑布局，因此本发明加热装置结构简单，且占据设备空间较小；

3）本发明的加热装置通过对树脂材料表面加热，以使树脂固化趋于完全，即保证了成型工件的精度；

4）本发明的辐射加热源呈区域布置，可灵活调节各辐射加热源输出功率适应大小不同的加工区域，并保证树脂表面温度分布均匀。

附图说明

图1为本发明光固化成型设备提供的一实施例的透视图；

图2为图1的主视图；

图3为本发明加热装置与缸体的结构示意图；

图4为图3中加热装置的仰视图；

图5为图3中缸体的剖视图。

图中部件标记如下：

1、缸体，2、支撑机构，21、第一连接板、22、第二连接板，23、翻转板，24、阻尼铰链，25、搭扣，26、激光口，3、辐射加热源，4、加热器，5、保温层，6、腔体。

具体实施方式

为了让本领域的技术人员更好地理解并实现本发明的技术方案，以下将结合说明书附图和具体实施例做进一步详细说明。

如图1-图4所示，一种光固化成型设备的加热装置包括至少一个辐射加热源3以及用于安装辐射加热源3的支撑机构2，所述支撑机构2上设有用于激光入射的激光口26，所述支撑机构2位于缸体1上方，且所述支撑机构2一侧可旋转地安装在腔体6一侧的内壁上，支撑机构2的另一侧活动连接在腔体6另一侧的内壁上。在此需说明的是，以设备的使用状态为例，支撑机构2具有上下、左右四个侧边，上述支撑机构2一侧、另一侧可分别为上下侧，当然也可以分别为左右侧；同理，上述腔体6一侧、另一侧分别对应为腔体6的上下侧，或者左右侧，在图1和图2中，支撑机构2两侧分别位于腔体6的左右侧。

在此需说明的是，图1-图4中所示的辐射加热源3采用的是加热管，当然，其还可以采用其它的加热器件，在此不做一一例举。

作为本发明的一种实施方式，所述支撑机构2包括支撑板和搭扣25，激光口26设置在支撑板上，所述支撑板一侧可旋转地安装在腔体6一侧的内壁上，支撑板的另一侧通过搭扣25连接在腔体6另一侧的内壁上，优选地，所述支撑板一侧通过阻尼铰链24安装在腔体6一侧的内壁上，这样可以实现支撑板向上或向下自由旋转并停留在任一旋转角度，当然还可以通过其他旋转方式实现支撑板的自由旋转，例如转轴，在此处不做一一例举。具体实施中，为了便于操作，翻转板23优先采用向上翻转，且翻转板23上设有拉手便于手工操作。

作为本发明的另一种实施方式，即优选方案，如图1-图4所示，所述支撑机构2包括第一连接板21、第二连接板22和翻转板23，激光口26设置在翻转板23上，所述第一连接板21固定安装在腔体6一侧的内壁上，所述第二连接板22固定安装在腔体6另一侧的内壁上，且所述翻转板23一侧可旋转地安装在第一连接板21上，所述翻转板23另一侧活动连接在第二连接板22上，这样可以在加热装置同等体积下，减小翻转板23向上或向下翻转所占据的空间，即进一步减小了装置所占据的设备空闲空间。具体实施中，为了便于操作，翻转板23优先采用向上翻转，且翻转板23上设有拉手便于手工操作。

优选地，所述翻转板23通过阻尼铰链24安装在第一连接板21上，所述翻转板23另一侧通过搭扣25连接在第二连接板22上。当然，翻转板23还可以采用其它方式安装在第一连接板21上，例如转轴，且所述翻转板23另一侧还可以通过其它活动连接的方式连接在第二连接板22上，例如卡扣等，在此不做一一例举。

优选地，所述腔体6一侧的内壁上设有第一滑槽（图中未示出），所述第一连接板21可移动地安装在第一滑槽内，所述腔体6另一侧的内壁上设有第二滑槽（图中未示出），所述第二连接板22可移动地安装在第二滑槽内，这样便可以通过第一连接板21、第二连接板22分别在第一滑槽、第二滑槽的上下移动，从而调节加热装置距离工作区域的高度，进而实现辐射能量分布的调节。

优选地，所述支撑机构2呈区域划分，且至少一个辐射加热源3设置在每个区域内，以用于加热工作区域中某区域的树脂材料，这样便可通过接触式或非接触式的测温方式测定工作区域中每一区域的树脂材料液面温度，并将其反馈至控制系统后灵活调节支撑机构2上对应区域的每一辐射加热源3的输出功率，即可控制到达工作区域中某区域的树脂材料液面的辐射能量，进而达到调节整个固化区域温度均匀性的目的，而且当存在特定成型需求需要的加工区域面积较小时，关闭该加工区域外对应的辐射加热源3，从而节省了能量辐射，且由于较小加工区域所需要的辐射加热源3数量较少，即均匀性也会更好。在具体实施中，根据固化区域的面积大小，优选地，将其分割为六块，即前后各三块，分别对应六根辐射加热源3（如图4所示），这样每个区域的独立性较强，当然，根据实际需要，每个区域可包括不同数量的辐射加热源3，在此不做一一例举。

优选地，如图5所示，所述加热装置还包括设置在缸体1侧壁和底部的加热器4，以及设置在加热器4外围的保温层5，这样可以进一步提高树脂材料的加热速度，以使树脂固化完全，即保证了成型工件的精度，而且通过提高加热速度，相应地也缩短了加热时间，从而提高了设备的工作效率。具体实施中，所述装置还包括用于检测工作区域温度的温度检测器和控制系统，所述控制系统根据温度检测器检测的数据控制调节加热系统和加热器4以实现工作区域的均匀温场，例如可以根据树脂材料的温升粘度曲线进行温度的严格控制，从而实现工件的可靠、快速制造。具体实施中，所述温度检测器可采用红外检测探头。

本发明还提供了一种光固化成型设备，如图1和图2所示，该设备包括用于储存树脂材料的缸体1，以及上述任一实施例的光固化成型设备的加热装置，在此需说明的是，本发明核心保护的是一种具有上述任一实施例的加热装置的光固化成型设备，对于本领域技术人员来说，光固化成型设备的其它部件，例如激光系统等属于现有技术，因此，在本发明中对此内容不做详细阐述。

以上实施例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应属于本发明的保护范围。应当指出，在不脱离本发明原理前提下的若干修改和修饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种光固化成型设备的加热装置，其特征在于，包括至少一个辐射加热源以及用于安装辐射加热源的支撑机构，所述支撑机构上设有用于激光入射的激光口，所述支撑机构位于缸体上方，且所述支撑机构一侧可旋转地安装在腔体一侧的内壁上，支撑机构的另一侧活动连接在腔体另一侧的内壁上。

2.根据权利要求1所述的光固化成型设备的加热装置，其特征在于，所述支撑机构包括支撑板和搭扣，激光口设置在支撑板上，所述支撑板一侧可旋转地安装在腔体一侧的内壁上，支撑板的另一侧通过搭扣连接在腔体另一侧的内壁上。

3.根据权利要求2所述的光固化成型设备的加热装置，其特征在于，所述支撑板一侧通过阻尼铰链安装在腔体一侧的内壁上。

4.根据权利要求1所述的光固化成型设备的加热装置，其特征在于，所述支撑机构包括第一连接板、第二连接板和翻转板，激光口设置在翻转板上，所述第一连接板固定安装在腔体一侧的内壁上，所述第二连接板固定安装在腔体另一侧的内壁上，且所述翻转板一侧可旋转地安装在第一连接板上，所述翻转板另一侧活动连接在第二连接板上。

5.根据权利要求4所述的光固化成型设备的加热装置，其特征在于，所述翻转板通过阻尼铰链安装在第一连接板上，所述翻转板另一侧通过搭扣连接在第二连接板上。

6.根据权利要求5所述的光固化成型设备的加热装置，其特征在于，所述腔体一侧的内壁上设有第一滑槽，所述第一连接板可移动地安装在第一滑槽内，所述腔体另一侧的内壁上设有第二滑槽，所述第二连接板可移动地安装在第二滑槽内。

7.根据权利要求1至6任一项所述的光固化成型设备的加热装置，其特征在于，所述支撑机构呈区域划分，且至少一个辐射加热源设置在每个区域内，以用于加热工作区域中对应区域的树脂材料。

8.根据权利要求7所述的光固化成型设备的加热装置，其特征在于，所述装置还包括设置在缸体侧壁和底部的加热器，以及设置在加热器外围的保温层。

9.根据权利要求8所述的光固化成型设备的加热装置，其特征在于，所述装置还包括用于检测工作区域温度的温度检测器和控制系统，所述控制系统根据温度检测器检测的数据控制调节加热系统和加热器以实现工作区域的均匀温场。

10.一种光固化成型设备，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的光固化成型设备的加热装置。