CN108515693A - 一种用于光固化3d打印的料池及其制造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于光固化3D打印的料池及其制造工艺，包括：料池，该料池用于盛放液态的可聚合材料，所述料池的底部可透光，该料池的底部覆有阻聚层，该阻聚层为阻聚剂，通过将加热融化后的液态阻聚剂喷涂或是涂覆到料池底部的表面上，冷却后得到底面覆有阻聚剂的料池，阻聚剂使得料池底面上维持有一层液态离型层，该液态离型层为不发生聚合反应的可聚合材料，可聚合材料聚合后的3D打印物与液态可聚合材料接触，故3D打印物能够与其直接脱离，从而提高了3D打印的速度，而且阻聚剂所组成的阻聚层为固定结构，实现上述效果的工艺较为简便。

Description

一种用于光固化3D打印的料池及其制造工艺
技术领域
本发明涉及技术领域为三维成型领域，特别涉及一种用于光固化3D打印的料池及其制造工艺。
背景技术
光固化3D打印的技术原理是先将三维模型通过一个方向进行分层，从而获取每层的轮廓信息或者图像信息，然后通过光源来实现每层的数据信息，将聚合物单体与预聚体组成光引发剂(光敏剂)，经过UV光照射后，引起聚合反应，完成每一层的固化，重复迭代，最后形成一个三维实体模型。一般的下置光源的光固化3D打印设备(如图1所示)在竖直方向上从上至下包括成型台、构建平台以及UV光机，构建平台上设有用于盛放可聚化材料的料池，可聚化材料在料池的底部收到UV光照射后发生固化，由于每打印一层，需要将正在构造的3D打印物从料池的底面分离出来料池与固化的树脂粘力大，分离难度大，而且分离后还需要静置几秒钟使得液面能够平稳，打印一层往往需要十几秒钟，效率低。
现有技术中，采用的方式是利用机械步骤将正在构造的3D打印物剥离料池底面，这样的机械步骤不仅对于机械结构的精度要求高，而且剥离步骤增加了制造的整体时间。另外申请号为201480008529.6，申请日为2014-02-10的《通过承载体利用进料的3D打印的方法和设备》专利中公开了：3D打印物固化发生区域的底面通过半渗透性元件与聚合液膜脱离层，起到了隔绝固化的作用，新的固化层与固化发生区域的底面分离(料池底面)，那么无需通过复杂的机械步骤将其二进行分离，这样提高了3D打印的效率。但是要实现上述的技术方案，需要将抑制剂流体保持在固化发生区域的底面上，抑制剂抑制可聚合材料固化，并始终维持一定厚度的可聚合材料液膜等以上要求。在实际操作过程中，抑制剂供给的流速，半渗透性元件对于抑制剂渗透效果与可聚合材料液膜的厚度等变量均会对于固化造成影响，进一步影响3D打印物最后的成型效果，该设备在实际应用时由于变量多，所以制造工艺难度较大，成本高，所以需要研发一款新型的料池底部，使得固化后的3D打印物与料池能够直接分离。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种3D打印物在固化过程中能够快速离型，制造效率高且稳定的料池以及制造工艺。
为解决上述技术问题，本发明提供的一种用于光固化3D打印的料池及其制造工艺，包括：料池，该料池用于盛放液态的可聚合材料，所述料池的底部可透光，该料池的底部覆有阻聚层，该阻聚层为阻聚剂，通过将加热融化后的液态阻聚剂喷涂或是涂覆到料池底部的表面上，冷却后得到底面覆有阻聚剂的料池，阻聚剂使得料池底面上维持有一层液态离型层，该液态离型层为不发生聚合反应的可聚合材料。
采用以上所述的结构后，本发明与现有技术相比，具有以下的优点：阻聚剂使得可聚合材料不发生聚合反应，所以当UV光照射料池内可聚合材料时，料池底部的可聚合材料由于阻聚剂的作用不发生聚合反应，所以料池的底部有一层液态的可聚合材料，而阻聚剂无法作用到可聚合材料收到UV光照后发生聚合反应，可聚合材料聚合后的3D打印物与液态可聚合材料接触，故3D打印物能够与其直接脱离，从而提高了3D打印的速度，而且阻聚剂所组成的阻聚层为固定结构，实现上述效果的工艺较为简便。
进一步地，所述阻聚层厚度为0.5mm-10mm。
进一步地，所述料池底部表面毛糙，有利于阻聚剂的附着。
进一步地，所述阻聚层由固体阻聚剂组成。
进一步地，所述阻聚剂为邻硝基苯酚、对苯二酚、对羟基苯甲醚、对苯二胺任一或是随机组合。
另外，本发明提供的一种用于光固化3D打印的料池的制造工艺，包括：(a)将固体阻聚剂加热融化；(b)采取喷涂或者涂覆的方式将经过步骤(a)处理后的液态阻聚剂附着在料池的底部；(c)将经过步骤(b)料池冷却，至料池底部的阻聚剂凝固；(d)重复(b)与(c)步骤，直至料池底部均匀布满阻聚剂，且阻聚剂层的厚度不超过10mm。
进一步地，所述料池底部表面经过磨砂处理，该料池底部表面毛糙，有利于阻聚剂的附着。
进一步地，所述阻聚剂为邻硝基苯酚、对苯二酚、对羟基苯甲醚、对苯二胺任一或是随机组合。
本发明提供的另一种用于光固化3D打印的料池的制造工艺，包括：(a)将固体阻聚剂用有机溶剂溶解，使混合物液体为饱和状态；(b)采取喷涂或者涂覆的方式将经过步骤(a)处理后的液态阻聚剂附着在料池的底部；(c)将经过步骤(b)的料池进行加热至60℃—70℃并通风，至料池底部的有机溶剂挥发，阻聚剂凝固。
进一步地，所述料池底部表面经过磨砂处理，该料池底部表面毛糙，有利于阻聚剂的附着。
进一步地，所述阻聚剂为邻硝基苯酚、对苯二酚、对羟基苯甲醚、对苯二胺任一或是随机组合。
进一步地，所述有机溶剂为乙醇、苯乙烯、全氯乙烯、三氯乙烯或乙烯乙二醇醚。
进一步地，所述步骤(c)可以是将经过步骤(b)的料池进行抽真空处理，至料池底部的有机溶剂挥发，阻聚剂凝固。
其次，本发明还保护了一种使用上述料池的光固化3D打印设备。
附图说明
图1是光固化3D打印设备的结构示意图；
图2是本发明中料池在使用状态下的结构示意图。
其中：1、料池；2、可聚合材料；21、液态离型层；3、3D打印物；4、成型台；5、UV光源；6、阻聚剂。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对发明作进一步详细地说明。
由图1所示的本发明构示意图可知，一种下至光源的光固化3D打印设备包括用于支撑3D打印物的成型台4，成型台4连有机械驱动装置，机械驱动装置带动成型台4与3D打印物在竖直方向上位移；在成型台4的下方设有构建平台，该构建平台上设有可透光的料池1，所述料池1用于盛放液态的可聚合材料2；在料池1的下方设有UV光源5，UV光源5提供使可聚合材料2发生聚合反应的UV光，该UV光源5穿透料池1，对于料池1内的可聚合材料2进行照射，可聚合材料2在料池1内聚合固化，然后通过成型台4将3D打印物3(可聚合材料固化后)向上拉离料池1底面，液态的可聚合材料2回流到料池1底面后，再继续收到光照进行固化，这样逐层打印，形成完成的3D打印件。
由于3D打印物3与料池1都是固态状态，二者之间的表面附着力大，如果直接将两者分离，对于料池1底部和3D打印物3都会有一定的机械损坏。如图2所示，在料池1的底部覆有阻聚层，该阻聚层的厚度为0.5mm至10mm，由于阻聚剂6会被消耗，所以阻聚层的厚度越高那么其使用时间越长，但是阻聚层的厚度会影响阻聚剂6的附着效果以及UV光的透光率，所以阻聚层的厚度不超过10mm，相对的阻聚剂6附着料池1底面紧密，而且对于UV光透光率影响小，阻聚剂6阻碍可聚合材料2发生聚合反应，使得料池1底面上维持有一层液态可聚合材料2，该层液态可聚合材料为液态离型层21，可聚合材料2与料池1底部之间通过液态离型层21间隔，UV光源5后，可聚合材料2在液态离型层21的表面上发生聚合固化，然后通过成型台4将3D打印物3(可聚合材料固化后)向上拉离液态离型层21的表面，由于这个拉离动作发生在固态物质和液态物质之间，所以产生的附着力较小，3D打印物3能够直接被拉离液态离型层21，且并拉离动作不会对3D打印物3与料池1产生机械性的损坏，所以液态离型层21的设置，提高了离型步骤的效率，而且对于3D打印件成型的精度有了一定的提高。
其中，所述阻聚层由固体阻聚剂6组成，具体的，所述阻聚剂为邻硝基苯酚、对苯二酚、对羟基苯甲醚、对苯二胺任一或是随机组合，本实施方式中并不对阻聚剂6的组份进行限定，为了阻聚剂6能够更好的附着在料池1底部，将料池1底部进行磨砂处理，使其表面毛糙，且磨砂程度不应过高，不影响UV光的透光率。
对于上述的用于光固化3D打印的料池的制造工艺，具体包括：
(a)将固体阻聚剂6加热融化；
(b)采取喷涂或者涂覆的方式将经过步骤(a)处理后的液态阻聚剂6附着在料池1的底部；
(c)将经过步骤(b)料池1冷却，至料池1底部的阻聚剂6凝固；
(d)重复(b)与(c)步骤，直至料池1底部均匀布满阻聚剂6，且阻聚剂6层的厚度不超过10mm。
在料池1底部表面经过磨砂处理，该料池1底部表面毛糙，有利于阻聚剂6的附着，所述阻聚剂6为邻硝基苯酚、对苯二酚、对羟基苯甲醚、对苯二胺任一或是随机组合。
实施例1
用于光固化3D打印的料池的制造工艺，具体包括：
(a)将1份邻硝基苯酚与1份对羟基苯甲醚固体混合均匀后加热融化，加热温度为58℃—60℃；
(b)料池1底部表面经过磨砂处理，该料池1底部表面毛糙，采取喷涂方式将经过步骤(a)处理后的液态阻聚剂6混合物附着在料池1的底部；
(c)将经过步骤(b)料池1冷却至室温(25℃)，料池1底部的阻聚剂6混合物凝固；
(d)重复(b)与(c)步骤2至3次，直至料池1底部均匀布满阻聚剂6混合物，且阻聚剂6层的厚度为1mm±0.5mm。
实施例2
用于光固化3D打印的料池的制造工艺，具体包括：
(a)将1份对苯二酚与1份对苯二胺固体混合均匀后加热融化，加热温度为172℃—175℃；
(b)料池1底部表面经过磨砂处理，该料池1底部表面毛糙，采取喷涂方式将经过步骤(a)处理后的液态阻聚剂6混合物附着在料池1的底部；
(c)将经过步骤(b)料池1冷却至室温(25℃)，料池1底部的阻聚剂6混合物凝固；
(d)重复(b)与(c)步骤2至3次，直至料池1底部均匀布满阻聚剂6混合物，且阻聚剂6层的厚度为1mm±0.5mm。
实施例3
(a)将1份邻硝基苯酚与1份对羟基苯甲醚固体混合均匀后加热融化，加热温度为58℃—60℃；
(b)料池1底部表面经过磨砂处理，该料池1底部表面毛糙，采取涂覆方式将经过步骤(a)处理后的液态阻聚剂6混合物附着在料池1的底部；
(c)将经过步骤(b)料池1冷却至室温(25℃)，料池1底部的阻聚剂6混合物凝固；
(d)重复(b)与(c)步骤2至3次，直至料池1底部均匀布满阻聚剂6混合物，且阻聚剂6层的厚度为1mm±0.5mm。
实施例4
(a)将1份对苯二酚与1份对苯二胺固体混合均匀后加热融化，加热温度为172℃—175℃；
(b)料池1底部表面经过磨砂处理，该料池1底部表面毛糙，采取涂覆方式将经过步骤(a)处理后的液态阻聚剂6混合物附着在料池1的底部；
(c)将经过步骤(b)料池1冷却至室温(25℃)，料池1底部的阻聚剂6混合物凝固；
(d)重复(b)与(c)步骤2至3次，直至料池1底部均匀布满阻聚剂6混合物，且阻聚剂6层的厚度为1mm±0.5mm。
本发明提供的另一种上述离型膜的制造工艺，包括：
(a)将固体阻聚剂6用有机溶剂溶解，使混合物液体为饱和状态；
(b)采取喷涂或者涂覆的方式将经过步骤(a)处理后的液态阻聚剂6附着在料池1的底部；
将经过步骤(b)的料池1进行加热至60℃—70℃并通风，至料池1底部的有机溶剂挥发，阻聚剂6凝固；或者将经过步骤(b)的料池1进行抽真空处理，至料池1底部的有机溶剂挥发，阻聚剂6凝固。
优选的，为了阻聚剂6能够更好地附着在料池1的底部。，在料池1底部表面经过磨砂处理，使得料池1底部表面毛糙，另外磨砂程度不应影响UV光的透光。
有其中，所述阻聚剂6为邻硝基苯酚、对苯二酚、对羟基苯甲醚、对苯二胺任一或是随机组合，所述有机溶剂为乙醇、苯乙烯、全氯乙烯、三氯乙烯或乙烯乙二醇醚。
实施例5
用于光固化3D打印的料池的制造工艺，具体包括：
(a)将1份邻硝基苯酚与1份对羟基苯甲醚固体混合均匀后，加入10份的乙醇进行溶解；
(b)料池1底部表面经过磨砂处理，该料池1底部表面毛糙，采取涂覆方式将经过步骤(a)处理后的阻聚剂6混合物附着在料池1的底部；
(c)将经过步骤(b)料池1进行抽真空，直至混合物中乙醇挥发，料池1底部的阻聚剂6混合物凝固；
实施例6
用于光固化3D打印的料池的制造工艺，具体包括：
(a)将1份对苯二酚与1份对苯二胺固体混合均匀后，加入20份的乙醇进行溶解；
(b)料池1底部表面经过磨砂处理，该料池1底部表面毛糙，采取涂覆方式将经过步骤(a)处理后的阻聚剂6混合物附着在料池1的底部；
(c)将经过步骤(b)料池1进行加热并通风，加热温度为65℃±5℃，至混合物中乙醇挥发，料池1底部的乙阻聚剂6混合物凝固；
以上所述，仅是本发明较佳可行的实施示例，不能因此即局限本发明的权利范围，对熟悉本领域的技术人员来说，凡运用本发明的技术方案和技术构思做出的其他各种相应的改变都应属于在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种用于光固化3D打印的料池，其特征在于，包括：料池，该料池用于盛放液态的可聚合材料，所述料池的底部可透光，该料池的底部覆有阻聚层，该阻聚层为阻聚剂，阻聚剂使得料池底面上维持有一层液态离型层，该离型层为不发生聚合反应的可聚合材料。
2.根据权利要求1所述的一种用于光固化3D打印的料池，其特征在于：所述阻聚层厚度为0.5mm-10mm。
3.根据权利要求1所述的一种用于光固化3D打印的料池，其特征在于：所述料池底部表面毛糙。
4.根据权利要求1所述的一种用于光固化3D打印的料池，其特征在于：所述阻聚层由固体阻聚剂组成。
5.根据权利要求1或4所述的一种用于光固化3D打印的料池，其特征在于：所述阻聚剂为邻硝基苯酚、对苯二酚、对羟基苯甲醚、对苯二胺任一或是随机组合。
6.一种用于光固化3D打印的料池的制造工艺包括：
(a)将固体阻聚剂加热融化；
(b)采取喷涂或者涂覆的方式将经过步骤(a)处理后的液态阻聚剂附着在料池的底部；
(c)将经过步骤(b)料池冷却，至料池底部的阻聚剂凝固。
(d)重复(b)与(c)步骤，直至料池底部均匀布满阻聚剂，且阻聚剂层的厚度不超过10mm。
7.根据权利要求6所述的一种用于光固化3D打印的料池的制造工艺，其特征在于：所述料池底部表面经过磨砂处理，该料池底部表面毛糙。
8.根据权利要求7所述的一种用于光固化3D打印的料池的制造工艺，其特征在于：所述阻聚剂为邻硝基苯酚、对苯二酚、对羟基苯甲醚、对苯二胺任一或是随机组合。
9.一种用于光固化3D打印的料池的制造工艺包括：
(a)将固体阻聚剂用有机溶溶剂溶解。使混合物液体为饱和状态；
(b)采取喷涂或者涂覆的方式将经过步骤(a)处理后的液态阻聚剂附着在料池的底部；
(c)将经过步骤(b)的料池进行加热至60℃—70℃并通风，至料池底部的有机溶剂挥发，阻聚剂凝固。
10.根据权利要求9所述的一种用于光固化3D打印的料池的制造工艺，其特征在于：所述料池底部表面经过磨砂处理，该料池底部表面毛糙。
11.根据权利要求9所述的一种用于光固化3D打印的料池的制造工艺，其特征在于：所述阻聚剂为邻硝基苯酚、对苯二酚、对羟基苯甲醚、对苯二胺任一或是随机组合。
12.根据权利要求9所述的一种用于光固化3D打印的料池的制造工艺，其特征在于：所述有机溶剂为乙醇、苯乙烯、全氯乙烯、三氯乙烯或乙烯乙二醇醚。
13.根据权利要求9所述的一种用于光固化3D打印的料池的制造工艺，其特征在于：所述步骤(c)可以是将经过步骤(b)的料池进行抽真空处理，至料池底部的有机溶剂挥发，阻聚剂凝固。
14.一种光固化3D打印设备，包括成型台、料池、UV光源，其特征在于，所述料池为如权利要求1-13任意一项所述的料池。
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