CN108515710A - 一种高效光固化3d打印设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效光固化3D打印设备，包括：成型台，所述成型台用于承载打印中间物；料槽，所述料槽用于盛放液态的可聚合材料；光源，所述光源用于提供固化可聚合材料波长范围内的光，光源对料槽内的可聚合材料进行照射，可聚合材料收到照射后固化形成打印中间物；所述成型台连有连杆，该连杆连有第一机械结构，该第一机械结构驱动连杆在垂直方向上移动，在所述成型台与连杆之间设有第二机械结构，该第二机械结构驱动成型台相对于连杆在水平方向上移动，那么在打印过程中，当打印中间物需要与成型面进行离型时，成型台带动打印中间物远离成型面的同时进行水平方向上的移动，使得打印中间物能够更加容易的脱离成型面。

Description

一种高效光固化3D打印设备

技术领域

本发明涉及增材制造行业，具体涉及一种高效光固化3D打印设备。

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合材料的料池，可聚合材料在料池的底部收到UV光照射后发生固化成型为打印中间物，成型台带动打印中间物往远离光源方向移动，然后对于打印中间物与料池底部之间的可聚合材料进行光照固化，进行下一层打印，如此依层打印完成完整的打印物。但是在上述的打印过程中，由于固化后的3D打印物与料池底部的附着力大，(其中附着力指的是两种不同物质接触部分间的相互吸引力。这种吸引力是两种物质分子间存在着相互作用的吸引力的一种表现，只有当两种物质分子间的距离非常小时才能显示。)打印中间物与料池底部分离时存在一定的困难。现有技术中，采取的是在料池底部上附上一层有机薄膜，薄膜与打印中间物的附着力较低。但是由于薄膜与打印中间物的附着力仍然存在，在打印中间物与其分离时，薄膜产生一定的形变，长期使用后，薄膜机械性能下降后离型效果将变得更差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种结构简单，在打印过程中打印中间物能够快速与固化面脱离，且该离型方式对3D打印设备负面影响小的高效光固化3D打印设备。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种高效光固化3D打印设备，包括：成型台，所述成型台用于承载打印中间物；料槽，所述料槽用于盛放液态的可聚合材料；光源，所述光源用于提供固化可聚合材料波长范围内的光，光源对料槽内的可聚合材料进行照射，可聚合材料收到照射后固化形成打印中间物；所述成型台连有连杆，该连杆连有第一机械结构，该第一机械结构驱动连杆在垂直方向上移动，在所述成型台与连杆之间设有第二机械结构，该第二机械结构驱动成型台相对于连杆在水平方向上移动。

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：由于成型台能够相对于连杆做水平位移，即打印中间物相对于成型面能够做水平位移，那么在打印过程中，当打印中间物需要与成型面进行离型时，成型台带动打印中间物远离成型面的同时进行水平方向上的移动，使得打印中间物能够更加容易的脱离成型面。

进一步地，所述第一机械结构为丝杆升降结构。

进一步地，所述第二机械结构包括可通电的线圈与永磁体，所述成型台与连杆中任一与线圈固定连接，另一个与永磁体固定连接，所述线圈通电后永磁体移动，即所述成型台相对于连杆移动。

进一步地，所述成型台与连杆之间设有复位弹簧，该复位弹簧的两端分别与成型台和连杆连接。

进一步地，所述第二机械结构为气缸，所述成型台与连杆中任一与气缸的筒体固定连接，另一个与气缸的活塞杆固定连接，气缸运动时成型台相对于连杆移动。

进一步地，所述第二机械结构为丝杆步进电机，所述成型台与连杆中任一与丝杆步进电机的螺母座固定连接，另一个与丝杆步进电机的电机座固定连接，所述丝杆步进电机通电后，螺母座沿着丝杆移动，成型台相对于连杆移动。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明另一种的结构示意图；

图3是本发明实施例一使用状态的局部结构示意图；

图4是本发明实施例一另一使用状态的局部结构示意图；

图5是本发明实施例二使用状态的局部结构示意图；

图6是本发明实施例二另一使用状态的局部结构示意图；

图7是本发明实施例三使用状态的局部结构示意图；

图8是本发明实施例三另一使用状态的局部结构示意图；

其中：1、机体；2、成型台；3、料槽；4、光源；5、第一机械结构；6、第二机械结构； 7、连杆；8、复位弹簧；9、线圈；10、永磁铁；11、筒体；12、活塞杆；13、电机座；14、螺母座。

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。

要理解的是，当一个元件被提到在另一元件“上”、“附着到”另一元件上、“连接到”另一元件上、与另一元件“结合”、“接触”另一元件等时，其可以直接在另一元件上、附着到另一元件上、连接到另一元件上、与另一元件结合和/或接触另一元件或也可存在中间元件。相反，当一个元件被提到“直接在另一元件上”、“直接附着到”另一元件上、“直接连接到”另一元件上、与另一元件“直接结合”或“直接接触”另一元件时，不存在中间元件。本领域技术人员还会理解，提到与另一构件“相邻”布置的一个结构或构件可具有叠加在该相邻构件上或位于该相邻构件下的部分。

空间相关术语，如“下方”、“低于”、“下部”、“上方”、“上部”等在本文中可为易于描述而使用以描述如附图中所示的元件或构件与另外的一个或多个元件或构件的关系。要理解的是，空间相关术语除附图中描绘的取向外还意在包括器件在使用或运行中的不同取向。例如，如果倒转附图中的器件，被描述为在其它元件或构件“下方”或“下面”的元件则将取向在其它元件或构件“上方”。因此，示例性术语“下方”可包括上方和下方的取向两者。器件可以以其它方式取向(旋转90度或其它取向)并相应地解释本文所用的空间相关描述词。类似地，除非明确地另行指示，术语“向上”、“向下”、“垂直”、“水平”等在本文中仅用于解释说明。

采用光固化原理的3D打印设备包括两种打印方式：

一、光固化3D打印设备结构由上至下分别是成型台2、料槽3、光源3，其中光源3设置在料槽3的下方，如图1所示，料槽3的底部透明，料槽3内填充有可聚合材料，可聚合材料在料槽3内收到光照发生固化的表面称为成型面，即料槽3内壁的底面，打印过程为，光源3从下往上照射料槽3底面，UV光穿透料槽3底部，在成型面的可聚合材料在光的诱发下发生固化，所述成型台2连有连杆7，该连杆7连有第一机械结构5，通过第一机械结构5 驱动，使得连杆7与成型台2联动，并将打印中间物(可聚合材料光固化后形成的三维结构) 向上提升，可聚合材料回流到成型面后，再继续收到UV光照进行固化，这样逐层制造，形成完整的三维打印物；

二、光固化3D打印设备结构由上至下分别是光源3、料槽3、成型台2，其中成型台2设置在料槽3的下方，如图2所示，料槽3内填充有可聚合材料，可聚合材料在料槽3内收到光照发生固化的表面称为成型面，即料槽3内可聚合材料的液面，打印过程为，光源3从上往下照射料槽3，UV光照射到可聚合材料，在成型面的可聚合材料在光的诱发下发生固化，所述成型台2连有连杆7，该连杆7连有第一机械结构5，通过第一机械结构5驱动，使得连杆7与成型台2联动，并将打印中间物向下拉离，可聚合材料回流到成型面9后，再继续收到UV光照进行固化，这样逐层制造，形成完整的三维物，打印过程中，成型台2与第一机械结构5均是浸没在可聚合材料中。

其中第一机械结构5为丝杆升降结构，具体的，该丝杆升降结构包括导轨、电机、丝杆以及与丝杆螺母，丝杆与电机连接设置在导轨内，丝杆螺母与丝杆连接，在电机的驱动下，丝杆螺母沿着丝杆位移，所述成型台2通过连杆7与丝杆螺母连接，即丝杆螺母带动成型台在垂直方向上移动。

优选的，为了3D打印过程中打印中间物能够更好地与成型面脱离，成型面采用含氟或是含氯的有机薄膜，即将有机薄膜覆在料槽3的底部，具体的，有机薄膜可以是聚三氟氯乙烯薄膜、聚四氟乙烯薄膜、聚偏氟乙烯薄膜、聚氟乙烯薄膜、聚三氯乙烯薄膜、偏氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物薄膜、四氟乙烯-全氟烷基醚共聚物薄膜、四氟乙烯-六氟丙稀共聚物薄膜、偏氟乙烯-六氟丙稀共聚物薄膜、乙烯-四氟乙烯共聚物薄膜、乙烯-三氟氯乙烯共聚物薄膜、含氟丙烯酸脂共聚物薄膜、氟化乙丙烯薄膜中的任一种。

进一步地，在成型台2与连杆7之间设有第二机械结构6，该第二机械结构6能够驱动成型台在水平方向上位移，即第二机械结构6在3D打印过程中打印中间物与成型面脱离时提供水平方向的作用力，使得打印中间物与成型面更快地分离，实现本光固化3D打印设备的高效3D打印。

实施例一

上述的高效光固化3D打印设备中，第二机械结构6包括可通电的线圈9与永磁体10，所述线圈9与成型台2固定连接，所述永磁铁10与连杆7固定连接；或者是所述线圈9与连杆7固定连接，所述永磁铁10与成型台2固定连接，所述成型台与连杆之间设有复位弹簧，该复位弹簧的两端分别与成型台和连杆连接，永磁铁10穿设在线圈9中，如图3所示，线圈 9为未通电状态，复位弹簧9为松弛状态，当线圈10通电后永磁体10向远离线圈9的方向移动，复位弹簧9拉伸，成型台相对于连杆向右位移，如图4所示，当线圈9断电或是改变电流方向时，永磁铁10复位，即成型台2即向左位移，实现了成型台2在水平方向的移动，使得打印中间物与成型面更快地分离，实现本光固化3D打印设备的高效3D打印。

实施例二

上述的高效光固化3D打印设备中，所述第二机械结构6为气缸，气缸包括筒体11、活塞、活塞杆12，活塞杆12与活塞连接，活塞设于筒体11内并限位活塞杆12在筒体内进行位移，所述筒体11与成型台2固定连接，所述活塞杆12与连杆7固定连接；或者是所述筒体11与与连杆7固定连接，所述活塞杆12与成型台2固定连接，如图5所示，活塞位于筒体11内的左侧，活塞杆12大部分穿射在筒体11内，当气缸运动时，如图6所示，活塞在筒体11内向右移动，活塞杆12将成型台2向右推移，使得成型台2相对于连杆7移动，使得打印中间物与成型面更快地分离，实现本光固化3D打印设备的高效3D打印。

实施例三

上述的高效光固化3D打印设备中，所述第二机械结构6为丝杆步进电机，丝杆步进电机包括电机丝杆、丝杆螺母、电机固定座13、与螺母座14，丝杆螺母与电机丝杆的丝杆联动，当电机启动时，丝杆螺母沿着丝杆位移，所述电机固定座13与成型台2固定连接，所述螺母座14与连杆7固定连接；或者是所述电机固定座13与与连杆7固定连接，所述螺母座14与成型台2固定连接，如图7所示，丝杆螺母的初始位置在丝杆的右端，即成型台2初始位置在连杆7的右端，当丝杆步进电机运动时，螺母座14沿着丝杆向右移动，成型台2相对于连杆7移动，使得打印中间物与成型面更快地分离，实现本光固化3D打印设备的高效3D打印。

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 (6)

1.一种高效光固化3D打印设备，包括：

成型台，所述成型台用于承载打印中间物；

料槽，所述料槽用于盛放液态的可聚合材料；

光源，所述光源用于提供固化可聚合材料波长范围内的光，光源对料槽内的可聚合材料进行照射，可聚合材料收到照射后固化形成打印中间物；

其特征在于，所述成型台连有连杆，该连杆连有第一机械结构，该第一机械结构驱动连杆在垂直方向上移动，在所述成型台与连杆之间设有第二机械结构，该第二机械结构驱动成型台相对于连杆在水平方向上移动。

2.根据权利要求1所述的一种高效光固化3D打印设备，其特征在于：所述第一机械结构为丝杆升降结构。

3.根据权利要求1所述的一种新型3D打印设备，其特征在于：所述第二机械结构包括可通电的线圈与永磁体，所述成型台与连杆中任一与线圈固定连接，另一个与永磁体固定连接，所述线圈通电后永磁体移动，即所述成型台相对于连杆移动。

4.根据权利要求3所述的一种新型3D打印设备，其特征在于：所述成型台与连杆之间设有复位弹簧，该复位弹簧的两端分别与成型台和连杆连接。

5.根据权利要求1所述的一种新型3D打印设备，其特征在于：所述第二机械结构为气缸，所述成型台与连杆中任一与气缸的筒体固定连接，另一个与气缸的活塞杆固定连接，气缸运动时成型台相对于连杆移动。

6.根据权利要求1所述的一种新型3D打印设备，其特征在于：所述第二机械结构为丝杆步进电机，所述成型台与连杆中任一与丝杆步进电机的螺母座固定连接，另一个与丝杆步进电机的电机座固定连接，所述丝杆步进电机通电后，螺母座沿着丝杆移动，成型台相对于连杆移动。