CN108724704A - 一种基于Micro LED技术的光固化3D打印设备 - Google Patents
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Abstract
一种基于Micro LED技术的光固化3D打印(简称M‑DLP)设备，包括刮板、Micro LED屏幕、液池、光敏材料、3D打印工作台。其中Micro LED屏幕由M(1≤M≤100000)行N(1≤N≤100000)列Micro LED像素组成，水平于光敏材料表面，和刮板同步运动，当它运动到3D打印工作台上方时，电脑控制Micro LED像素明暗形成数字掩膜，投射出来的光使光敏材料固化，形成2D图形。计算机控制3D打印工作台沿Z轴运动，形成3D打印工件。M‑DLP与SLA立体印刷技术相比，大尺寸工业应用时每层加工时间可提高100‑1000倍。与DLP技术相比，更易实现高分辨率和大尺寸加工。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于Micro LED技术的光固化3D打印设备。
背景技术
3D打印技术是一种以立体数字模型文件为基础，运用金属、树脂等材料，采用粘合处理，通过逐层打印的方式来构造三维物体的技术。这种制造技术无需传统的刀具或模具，可以实现传统工艺无法加工的复杂结构的制造，而且可以有效简化生产工序，缩短制造周期，材料浪费少，基本无边角料，未使用的材料能多次重复使用。正是由于这些独特的优点，3D打印技术成为各国的研究热点，并广泛应用于机械制造、医疗、建筑、汽车制造、航空航天等众多领域。
3D打印技术主要包括SLA、DLP、选区激光烧结技术(SLS)、熔融沉积制造技术(FDM)等。M-DLP与SLA、SLS、FDM相比，SLA、SLS、FDM是以点或线扫描组成2D图形，而M-DLP是自发光Micro LED数字掩膜面曝光一次成型一层2D图形。M-DLP与DLP相比，M-DLP采用的Micro LED是自发光数字掩膜，而DLP技术采用的是以光源照亮数字微反光镜芯片(DMD)形成的被动照明式数字掩膜。被动照明式数字掩膜在大尺寸高精度成型时，需要大型光机和很长的工作距离，导致成本高体积大。M-DLP与SLA相比，大尺寸工业应用时每层加工时间可提高100-1000倍。M-DLP与DLP技术相比，可更易实现超高分辨率，更易实现大尺寸加工，更易实现大功率，拥有更低的成本、更简单的光学结构。
发明内容
本发明提出一种基于Micro LED技术的光固化3D打印设备，采用高输出功率的Micro LED屏幕，更易实现超高分辨率，更易实现大尺寸加工，更易实现大功率，拥有更低的成本、更简单的光学结构。
本发明提供一种基于Micro LED技术的光固化3D打印设备，包括：
刮板、Micro LED屏幕、液池、光敏材料、3D打印工作台。
其中Micro LED屏幕由M行N列Micro LED像素组成，像素边长尺寸范围为10μm～10mm像素发射光谱范围为200nm～500nm，Micro LED屏幕的边长范围为10mm～3m，总的输出功率范围为0.1W～2000W。Micro LED屏幕水平于液池内的光敏材料表面，同时Micro LED屏幕和刮板同步运动。当Micro LED屏幕运动到3D打印工作台上方区域时，电脑控制MicroLED屏幕中每个Micro LED像素的明暗，形成数字掩膜，所投射出来的光使光敏材料固化，形成指定的2D图形，在Micro LED屏幕运动和静止时均可以进行曝光。在完成一层固化后，计算机控制3D打印工作台沿Z轴方向下沉一个层厚的高度。刮板沿X轴方向移动保证液面水平。在Micro LED屏幕回到3D打印工作台上方区域后，重复上一层的固化过程，新固化层会牢牢的粘结在前一层上。如此重复，层层堆积，形成3D打印工件。M-DLP与SLA相比，大尺寸工业应用时每层加工时间可提高100-1000倍。M-DLP与DLP技术相比，可更易实现超高分辨率，更易实现大尺寸加工，更易实现大功率，拥有更低的成本、更简单的光学结构。
附图说明
为进一步说明本发明的技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中：
图1为本发明的结构示意图。
图2为Micro LED屏幕示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
请参阅图1所示，本发明提供一种基于Micro LED技术的光固化3D打印设备，包括：
一刮板1，用于刮平液池中的光敏材料；
一Micro LED屏幕2，该Micro LED屏幕由M行N列Micro LED像素组成，像素边长尺寸范围为10μm～10mm，像素发射光谱范围为200nm～500nm，Micro LED屏幕2的边长范围为10mm～3m，总的输出功率范围为0.1W～2000W。Micro LED屏幕2水平于液池3内的光敏材料4表面，同时Micro LED屏幕2和刮板1同步运动。当Micro LED屏幕2运动到3D打印工作台5上方区域时，电脑控制Micro LED屏幕2中每个Micro LED像素的明暗，形成数字掩膜，所投射出来的光使光敏材料4固化，形成指定的2D图形，在Micro LED屏幕2运动和静止时均可以进行曝光；
一液池3，用于放光敏材料4；
一光敏材料4，用于3D打印的光固化材料，含光敏类树脂材料和光敏类陶瓷材料；
一3D打印工作台5，用于打印目标工件的成型平台并通过控制3D打印工作台5的Z轴移动进而控制层厚，当Micro LED屏幕2运动到3D打印工作台5上方区域时，电脑控制Micro LED屏幕2中每个Micro LED像素的明暗，形成数字掩膜，所投射出来的光使光敏材料固化，形成指定的2D图形并固化到3D打印工作台5上，在完成一层固化后，计算机控制3D打印工作台5沿Z轴方向下沉一个层厚的高度。刮板沿X轴方向移动保证液面水平。在MicroLED屏幕回到3D打印工作台5上方区域后，重复上一层的固化过程，新固化层会牢牢的粘结在前一层上。如此重复，层层堆积，形成3D打印工件。
以上所述的具体实施例，对于本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不局限于本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于Micro LED技术的光固化3D打印设备，包括：
一刮板1，用于刮平液池中的光敏材料；
一Micro LED屏幕2，该Micro LED屏幕由M行N列Micro LED像素组成，像素边长尺寸范围为10μm～10mm，像素发射光谱范围为200nm～500nm，Micro LED屏幕2的边长范围为10mm～3m，总的输出功率范围为0.1W～2000W。Micro LED屏幕2水平于液池3内的光敏材料4表面，同时Micro LED屏幕2和刮板1同步运动。当Micro LED屏幕2运动到3D打印工作台5上方区域时，电脑控制Micro LED屏幕2中每个Micro LED像素的明暗，形成数字掩膜，所投射出来的光使光敏材料4固化，形成指定的2D图形，在Micro LED屏幕2运动和静止时均可以进行曝光；
一液池3，用于放光敏材料4；
一光敏材料4，用于3D打印的光固化材料，含光敏类树脂材料和光敏类陶瓷材料；
一3D打印工作台5，用于打印目标工件的成型平台并通过控制3D打印工作台5的Z轴移动进而控制层厚，当Micro LED屏幕2运动到3D打印工作台5上方区域时，电脑控制MicroLED屏幕2中每个Micro LED像素的明暗，形成数字掩膜，所投射出来的光使光敏材料固化，形成指定的2D图形并固化到3D打印工作台5上，在完成一层固化后，计算机控制3D打印工作台5沿Z轴方向下沉一个层厚的高度。
2.如权利要求1所述的一种基于Micro LED技术的光固化3D打印设备，其中所述刮板1，用于刮平液池中的光敏材料4。
3.如权利要求1所述的一种基于Micro LED技术的光固化3D打印设备，其中所述MicroLED屏幕2，该Micro LED屏幕由M行N列Micro LED像素组成，像素边长尺寸范围为10μm～10mm，像素发射光谱范围为200nm～500nm，Micro LED屏幕2的边长范围为10mm～3m，总的输出功率范围为0.1W～2000W。Micro LED屏幕2水平于液池内的光敏材料表面，同时MicroLED屏幕2和刮板1同步运动。当Micro LED屏幕2运动到3D打印工作台5上方区域时，电脑控制Micro LED屏幕2中每个Micro LED像素的明暗，形成数字掩膜，所投射出来的光使光敏材料4固化，形成指定的2D图形，在Micro LED屏幕2运动和静止时均可以进行曝光。
4.如权利要求1所述的一种基于Micro LED技术的光固化3D打印设备，其中所述液池3，用于盛放光敏材料4。
5.如权利要求1所述的一种基于Micro LED技术的光固化3D打印设备，其中所述光敏材料4，用于3D打印的光固化材料，含光敏类树脂材料和光敏类陶瓷材料。
6.如权利要求1所述的一种基于Micro LED技术的光固化3D打印设备，其中所述3D打印工作台5，用于打印目标工件的成型平台并通过控制3D打印工作台5的Z轴移动进而控制层厚，当Micro LED屏幕2运动到3D打印工作台5上方区域时，电脑控制Micro LED屏幕2中每个Micro LED像素的明暗，形成数字掩膜，所投射出来的光使光敏材料4固化，形成指定的2D图形并固化到3D打印工作台5上，在完成一层固化后，计算机控制3D打印工作台5沿Z轴方向下沉一个层厚的高度。
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