CN108748980A - 用于光固化3d打印设备的离型膜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光固化3D打印设备的离型膜，所述离型膜本体为疏液材料制成，该离型膜本体内上开有通孔，所述通孔贯穿该离型膜本体的上下表面，并在离型膜本体的表面形成孔隙，该孔隙使得可光固化材料与离型膜本体的接触面上具有空隙，由于可光固化材料不浸润离型膜本体，当光或其他辐射能量照射在离型膜本体表面上的可光固化材料后，可光固化材料在离型膜本体表面固化形成固态的打印中间物，由于离型膜本体的表面上具有孔隙，使得打印中间物与离型膜本体的接触面上具有空隙，即打印中间物与离型膜本体表面的接触面积小，离型膜本体表面与打印中间物的附着力小，打印中间物能够与离型膜本体直接脱离，提高了3D打印的效率。

Description

用于光固化3D打印设备的离型膜

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打印设备的离型膜。

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，然后通过光系统来实现每一层的制造，光固化三维打印要进入规模化的工业应用，单位产品的生产成本需要进一步降低。而提高光固化三维工艺的生产效率主要通过两个方面的效率来实现，一、当一层光固化完成后，需要将固态树脂与料槽底面分离；二、当上一层固态树脂与料槽底面分离后，液态树脂需要回流，填充料槽底面，其中液态树脂的回流可以通过采取加热树脂提高其流速，或是震动料槽等方式。

现有技术中，为了让固化后的树脂与料槽底面(固化发生面)，通常采用的是通过机械步骤，令支撑打印件的成型台进行往复运动将打印件剥离，但是采用这种方式不仅对于结构的机械精度要求高，而且增加了打印所需的时间，另一种是在料槽底面(固化发生面)上覆盖离型膜，一般采用的是透明的含氟聚合物薄膜，可光固化材料在它的表面形成的表面张力很大，因此无论是液态的树脂还是成型的固化树脂都与它的粘附力比较小，但是尽管粘附力小，当成型树脂固化层从薄膜基底垂直拉出时，这种粘附力还是足以对薄膜和固化层树脂本身造成毁坏，这样就有损薄膜的厚度和固化模型的机械强度，故需要研发一种新型离型膜。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于光固化3D打印设备的离型膜，该离型膜作为可光固化材料的固化发生面，离型膜与可光固化材料的附着力小，且固化后的树脂材料能够与离型膜本体直接离型对离型膜的损害极低。

为解决上述技术问题，本发明提供的用于光固化3D打印设备的离型膜，包括离型膜本体，该离型膜本体覆盖在用于容纳可光固化材料的容器内，可光固化材料与离型膜本体的接触面为光固化材料发生固化的面，所述离型膜本体为疏液材料制成，该离型膜本体内上开有通孔，所述通孔贯穿该离型膜本体的上下表面，并在离型膜本体的表面形成孔隙，该孔隙使得可光固化材料与离型膜本体的接触面上具有空隙。

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：由于可光固化材料不浸润离型膜本体，可光固化材料能够始终保持在离型膜本体的表面，当光或其他辐射能量照射在离型膜本体表面上的可光固化材料后，可光固化材料在离型膜本体表面固化形成固态的打印中间物，由于离型膜本体的表面上具有孔隙，使得打印中间物与离型膜本体的接触面上具有空隙，即打印中间物与离型膜本体表面的接触面积小，离型膜本体表面与打印中间物的附着力小，打印中间物能够与离型膜本体直接脱离，提高了3D打印的效率。

进一步地，所述离型膜本体的材料包括聚三氟氯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚氟乙烯、聚三氯乙烯、全氟烷基聚醚、六氟丙稀、氟化聚氯乙烯、聚4-甲基-1-戊烯、聚二甲基硅氧烷。

进一步地，所述离型膜本体为聚四氟乙烯、聚4-甲基-1-戊烯或聚二甲基硅氧烷任一聚合或是多种共聚而成。

进一步地，所述离型膜本体表面上的任一孔隙的面积为10—100000平方微米，所述孔隙在离型膜本体表面上的分布密度为10^4—10^11个/平方毫米。

进一步地，所述离型膜本体表面上的任一孔隙的面积为100—10000平方微米。

进一步地，所述孔隙在离型膜本体表面上的分布密度为10^6—10^8个/平方毫米。

进一步地，所述离型膜本体为一体成型。

进一步地，所述离型膜本体为柔性，该离型膜本体发生形变后具有恢复力。

附图说明

图1是使用本发明离型膜的光固化3D打印设备的结构示意图；

图2是使用本发明离型膜的光固化3D打印设备的局部结构示意图；

图3是本发明中离型膜的表面结构示意图；

图4是本发明中离型膜的纵向剖视图。

其中：1、载体；2、料槽；3、能量源；4、可光固化材料；5、打印中间物；6、离型膜本体；61、孔隙；62、通孔。

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。

由图1所示的使用本发明离型膜的光固化3D打印设备的结构包括：载体1、料槽2、能量源3、可光固化材料4，所述料槽2用于盛放可光固化材料4；在料槽的下方设有能量源5，能量源5发出的能量能够穿透料槽2，传递于料槽2内的可光固化材料4，可光固化材料4收到辐射能量发生聚合反应，由液态变化为固态的打印中间物5，将可光固化材料4收到能量发生聚合反应的面成为固化发生面，然后通过载体1将打印中间物5(可光固化材料4固化后)从固化发生面上拉离一定距离，同时液态的可光固化材料4回流将此距离空间填充，然后对可光固化材料4继续进行辐射，这样逐层形成完整的3D打印物。

本发明中在料槽2内设置离型膜本体6，即将离型膜本体6作为固化发生面，如图2所示，离型膜本体6覆盖在料槽2的底面两面分别与料槽2以及光固化材料接触，所述离型膜所述可光固化材料4与离型膜本体6接触后，可光固化材料4不浸润离型膜本体6，所述离型膜本体6为疏液材料制成，故可以保持液态的光固化材料4始终在离型膜本体6的表面，如图3、图4所示，所述离型膜本体6内部开有多个通孔62，通孔62之间互相连通，部分的通孔62连接离型膜本体6的表面，在离型膜本体6的表面上形成孔隙61，即离型膜为一种具有一定厚度的多孔结构层，所述离型膜本体6表面的孔隙61使得可光固化材料6与离型膜本体6的接触面上具有空隙，该空隙61的设置是为了减少可光固化材料4与离型膜本体6的接触面积。

本发明所述的离型膜本体的具体应用时，将可光固化材料4加入底面覆有离型膜本体6的料槽2后，可光固化材料4与料槽2底部之间通过离型膜本体6间隔，可参考图2，能量源3一般优选的是紫外光光源，光源光照后，受到光照的可光固化材料4在离型膜本体6的表面上发生固化，然后通过载体1将打印中间物(可光固化材料固化后)向上拉离离型膜本体6的表面，由于离型膜本体6与打印中间物5之间的接触面积少，所以二者之间的附着力较小，打印中间物5能够直接被拉离离型膜本体6。

从离型膜的结构角度分析，离型膜为一种具有一定厚度的多孔结构层，具有良好的支撑效果，所述离型膜本体6为柔性，打印中间物5与离型膜6本体分离时产生的拉力会是离型膜本体6表面发生较小的形变，但是由于其结构以及材料的特性，离型膜本体6发生形变后具有良好的恢复力。物理论上，离型膜本体6表面上的每个孔隙61的面积大于可光固化材料4的分子大小的前提下，孔隙6的面积越大，打印中间物5与离型膜本体6的接触面积越小，孔隙61分布的密度越大，打印中间物5与离型膜本体6的接触面积越小，打印中间物5与离型膜本体6的离型效果越好，所以在满足上述条件下，所述离型膜本体6表面上的任一孔隙61的面积为10—100000平方微米，所述孔隙61在离型膜本体6表面上的分布密度为10^4—10^11个/平方毫米。优选的，当可光固化材料2为较小分子量的材料混合物时，该空隙61的孔径可是10-1000平方微米范围内，空隙61在接触面上的分布的密度可以是10^8—10^11个/平方毫米范围内；当可光固化材料2为较大分子量的材料混合物时，该空隙61的孔径可是1000-100000微米范围内，空隙61在接触面上的分布的密度可以是10^4—10^6个/平方毫米范围内均可。

进一步对于离型膜本体6进行优化，其中离型膜本体6的表面的孔隙率，即随机取任一形状、大小的部分离型膜本体6，该部分离型膜本体6表面空隙61的面积总和与该部分离型膜本体6的表面面积的比值为表面空隙率，该表面空隙率为50-98％，优选的，表面空隙率可以是85-95％，表面空隙率在合理的范围内，值越大，即打印中间物5与离型膜本体6的接触面积越少，则离型膜的理性效果越好。随机取任一形状、大小的部分离型膜本体6，该部分离型膜本体6内的通孔62的体积总和和与该部分离型膜本体6的体积的比值为体积空隙率，该体积空隙率为50-98％，优选的，体积空隙率可以是85-95％，体积空隙率与离型膜的支撑、回弹能力相关，体积空隙率在合理的范围内，体积空隙率越大，离型膜的透光率越高，即该离型膜进行光固化3D打印的使用效率越高，而离型膜的折射率越高，折射率越高将影响光固化3D打印的精度，故离型膜本体6的表面空隙率与体积空隙率可以根据光固化3D打印的实际需求进行调节。

能够实现上述的离型膜本体6结构以及空隙61的要求，具体的，离型膜本体6可以是聚三氟氯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚氟乙烯、聚三氯乙烯、全氟烷基聚醚、六氟丙稀、氟化聚氯乙烯、聚4-甲基-1-戊烯、聚二甲基硅氧烷任一种聚合或是多种共聚而成。

其中特别优选制造本发明所述的离型膜的材料为聚四氟乙烯、聚4-甲基-1-戊烯或聚二甲基硅氧烷，可以通过将上述材料按照不同比例混合后，采用挤出工艺使其成膜，然后对该膜表面进行激光点熔，或者采用蚀刻工艺，令膜的表面生成孔隙。

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 (8)

1.用于光固化3D打印设备的离型膜，包括离型膜本体，其特征在于，所述离型膜本体为疏液材料制成，该离型膜本体内上开有通孔，所述通孔贯穿该离型膜本体的上下表面，并在离型膜本体的表面形成孔隙，该孔隙使得可光固化材料与离型膜本体的接触面上具有空隙。

2.根据权利要求1所述的用于光固化3D打印设备的离型膜，其特征在于：所述离型膜本体的材料包括聚三氟氯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚氟乙烯、聚三氯乙烯、全氟烷基聚醚、六氟丙稀、氟化聚氯乙烯、聚4-甲基-1-戊烯、聚二甲基硅氧烷。

3.根据权利要求1所述的用于光固化3D打印设备的离型膜，其特征在于：所述离型膜本体为聚四氟乙烯、聚4-甲基-1-戊烯或聚二甲基硅氧烷任一聚合或是多种共聚而成。

4.根据权利要求1所述的用于光固化3D打印设备的离型膜，其特征在于：所述离型膜本体表面上的任一孔隙的面积为10—100000平方微米，所述孔隙在离型膜本体表面上的分布密度为10^4—10^11个/平方毫米。

5.根据权利要求4所述的用于光固化3D打印设备的离型膜，其特征在于：所述离型膜本体表面上的任一孔隙的面积为100—10000平方微米。

6.根据权利要求4所述的用于光固化3D打印设备的离型膜，其特征在于：所述孔隙在离型膜本体表面上的分布密度为10^6—10^8个/平方毫米。

7.根据权利要求1所述的用于光固化3D打印设备的离型膜，其特征在于：所述离型膜本体为一体成型。

8.根据权利要求1所述的用于光固化3D打印设备的离型膜，其特征在于：所述离型膜本体为柔性材料制成，该离型膜本体发生形变后具有恢复力。