CN109049685A - 光固化3d打印机及打印方法 - Google Patents

光固化3d打印机及打印方法 Download PDF

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CN109049685A CN201810865555.0A CN201810865555A CN109049685A CN 109049685 A CN109049685 A CN 109049685A CN 201810865555 A CN201810865555 A CN 201810865555A CN 109049685 A CN109049685 A CN 109049685A
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film
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resin
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刘振亮
徐蓓蓓
王翊坤
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BEIJING JINDALEI TECHNOLOGY Co Ltd
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Abstract

本公开涉及一种光固化3D打印机及打印方法，该光固化3D打印机包括：树脂池组件，该树脂池组件包括树脂池膜和用于容纳树脂的树脂池，树脂池膜设在树脂池的一侧；承接树脂池膜且相对树脂池固定设置的部件；和呈透明状的粘接层，该粘接层的两侧分别与树脂池膜和部件粘接。该光固化3D打印机有效改善了打印周期长的问题，从而缩短了打印时间，提高了打印效率。

Description

光固化3D打印机及打印方法
技术领域
本公开涉及3D打印技术领域，具体地，涉及一种光固化3D打印机及打印方法。
背景技术
光固化3D打印机中，特殊波段的光激发光敏树脂由液态变为固态，从而形成固化的打印体。
打印时，成型平台降至初始位置，且成型平台的底面靠近于树脂池膜，然后由显示屏控制透过一部分光线，这部分光线照射至成型平台与树脂池膜之间的树脂，树脂固化后与成型平台的底面和树脂池膜均存在粘接力，如果其与成型平台的粘接力大于其与树脂池膜之间的粘接力，在成型平台向上抬升时，固化的树脂会与树脂池膜分离开，这样形成第一层打印体；然后，成型平台下降至比初始位置高一层厚度值的位置，再由显示屏透过第二层打印需要的光线，第一层打印体和树脂池膜之间的树脂发生固化形成第二层打印体，此过程重复多次直至打印结束。
为实现下一层的打印，成型平台需要有抬升和下降的往复运动过程，造成打印周期长、打印效率低。
发明内容
本公开的目的是提供一种光固化3D打印机，该光固化3D打印机有效改善了打印周期长的问题，从而缩短了打印时间，提高了打印效率。
为了实现上述目的，本公开提供一种光固化3D打印机，包括：
树脂池组件，该树脂池组件包括树脂池膜和用于容纳树脂的树脂池，所述树脂池膜设在所述树脂池的一侧；
承接所述树脂池膜且相对所述树脂池固定设置的部件；和
呈透明状的粘接层，该粘接层的两侧分别与所述树脂池膜和所述部件粘接。
可选地，所述部件包括显示屏。
可选地，所述部件包括：
显示屏；
透明玻璃，所述透明玻璃设置在所述显示屏与所述树脂池膜之间。
可选地，所述光固化3D打印机还包括：
承载基板，用于承载所述部件，所述部件固定设置在所述承载基板靠近所述树脂池膜的一侧。
可选地，所述承载基板包括：
两块透明件，两块所述透明件相对设置且与所述部件相对应，在两块所述透明件之间形成冷却腔。
可选地，所述粘接层包括双面胶。
本公开还提供一种光固化3D打印机，包括：
树脂池组件，该树脂池组件包括树脂池膜和用于容纳树脂的树脂池，所述树脂池膜设在所述树脂池的一侧；
承接所述树脂池膜且相对所述树脂池固定设置的部件，与所述树脂池膜粘接。
本公开还提供一种光固化3D打印机，包括：
树脂池组件，该树脂池组件包括树脂池膜和用于容纳树脂的树脂池，所述树脂池膜设在所述树脂池的一侧；
承接所述树脂池膜且相对所述树脂池固定设置的部件；
呈透明状的粘接层，该粘接层的两侧分别与所述树脂池膜和所述部件粘接，以使所述树脂池膜固定；
承载基板，该承载基板连接在所述部件的远离所述树脂池膜的一侧，所述承载基板与所述树脂池膜之间形成真空的腔体，所述部件位于所述腔体内；和
真空泵，所述真空泵通过气管与所述腔体连通且用于对所述腔体内进行抽气。
可选地，所述光固化3D打印机还包括：
导流板，该导流板设置在所述承载基板与所述树脂池膜之间且用于限制所述树脂池膜的至少部分朝向所述承载基板移动。
本公开还提供一种利用光固化3D打印机的打印方法，所述光固化3D打印机为上述的光固化3D打印机，所述光固化3D打印机还包括成型平台和用于驱动所述成型平台做直线运动的传动机构，所述打印方法包括：
获取待打印体的打印参数，包括预置的打印体各层的切片厚度；
获取预置的下一层的切片厚度值；
通过所述传动机构带动所述成型平台执行抬升操作，并抬升达到所述厚度值时停止所述抬升操作；
执行当前层光固化打印操作。
通过上述技术方案，本公开中的光固化3D打印机通过使用呈透明状的粘接层将树脂池膜粘接在相对树脂池固定设置的部件上，这样，每一层打印体打印之后，成型平台向上抬升时不会带动树脂池膜朝向远离部件的方向移动，使成型平台仅上升至下一层打印体所需的高度即可，无需再下降，实现了连续打印，缩短了打印时间，极大提高了打印效率。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1为本公开一种实施方式提供光固化3D打印机的部分结构示意图；
图2为本公开另一种实施方式提供的光固化3D打印机的部分结构示意图；
图3为图2的分解示意图；
图4为本公开提供的成型平台与传动机构的结构示意图。
附图标记说明
10 树脂池 20 树脂池膜
30 粘接层 40 密封垫
50 显示屏 60 承载基板
61 透明件 611 冷却腔
70 导流板 80 气管
90 真空泵 100 打印体
110 成型平台 120 传动机构
130 腔体
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
发明人在研究中发现，每一层打印时，固化的树脂与上一层打印体和树脂池膜均存在粘接力，为了维持打印的继续，即该层打印体与树脂池膜之间需要补充液态树脂，固化的树脂要尽量良好地与树脂池膜分离，如果分离力过大，可能会导致当前层的打印体与上一层打印体剥离进而导致打印失败或者打印出来的模型表面有缺陷；如果分离力过小，打印过程可顺序进行。
由于树脂池膜具有一定弹性，为了让打印体与树脂池膜分离，需要将成型平台抬升到一定高度，当打印体与树脂池膜分离后，根据下一层打印体的厚度，成型平台需要下降到下一层打印体处，由此可知，为了实现下一层的打印，成型平台需要有抬升和下降的往复运动的过程，这个过程耗费的时间长，极大影响打印效率。
基于此，本公开的一种实施方式提供一种光固化3D打印机，参阅图1，该光固化3D打印机包括树脂池组件、部件和呈透明状的粘接层30。
具体地，树脂池组件包括树脂池膜20和用于容纳树脂的树脂池10，树脂池膜20设置于树脂池10的一侧且将该侧封闭，部件用于承接树脂池膜20且相对树脂池10固定设置，粘接层30的两侧分别与树脂池膜20和部件粘接。
通过上述技术方案，由于部件相对树脂池10固定设置，树脂池膜20通过粘接层30粘接在部件上，这样，使得树脂池膜20相对树脂池10固定，当树脂池膜20上方的成型平台110带动固化的打印体100上升时，打印体100随即与树脂池膜20分离，使得已固化的打印体100仅需上升至下一层打印体100所需高度的位置即可，无需再下降，从而实现连续打印，缩短了打印时间，极大提高了打印效率。
参阅图1，部件为板状结构，以使树脂池膜20能够与部件的一侧贴合，从而使树脂池膜20始终处于平整状态。这样，使得树脂池膜20能够更好地与部件粘接，以避免树脂池膜20被成型平台110上的打印体100带动，有益于提高打印效率和打印质量。
本公开的实施方式中，上述的部件可以根据需要布置和构造。
可选地，该部件可以包括显示屏50，其中，该显示屏50可以为LCD或者OLED；通过使用呈透明状的粘接层30将树脂池膜20粘接在显示屏50上，可使树脂池膜20固定相对树脂池10固定，避免树脂池膜20在成型平台110上升时被带动，从而缩短打印时间，提高打印效率和打印质量。
可选地，该部件还可以包括显示屏50和透明玻璃，其中，透明玻璃设置在显示屏50与树脂池膜20之间，通过呈透明状的粘接层30将树脂池膜20粘接在透明玻璃的一侧，也可实现对树脂池膜20的固定，从而使得树脂池膜20在成型平台110抬升时仍然保持固定，以缩短打印时间，提高打印效率和质量。
参阅图1，可选地，该光固化3D打印机还包括用于承载该部件的承载基板60。
承载基板60设置在部件的远离树脂池膜20的一侧，其中，部件可通过另一粘接层30与承载基板60粘接，以使部件相对承载基板60固定，从而保持树脂池膜20的固定，以提高打印效率和打印质量；其中，当部件为透明玻璃时，透明玻璃可以与树脂池10固定连接，以使透明玻璃相对树脂池10固定。
参阅图1，可选地，承载基板60内设置有供冷却介质流通的冷却腔611。
打印时，树脂池10内的液态树脂固化时会释放出大量热量并堆积在树脂池10的池底，使得树脂池10内的温度升高，容易造成树脂池膜20发生褶皱变形，进而导致光固化成型失败，通过设置能够供冷却介质流通的冷却腔611，能够有效对树脂池膜20进行降温、散热，从而保护树脂池膜20使其不会出现褶皱变形，保证了光固化成型的成型效率和质量，此外，由于承载基板60位于显示屏50的下方，承载基板60内的冷却腔611也能够直接对显示屏50进行散热、冷却；该承载基板60设置有供冷却介质流入的冷却介质进口以及供冷却介质流出的冷却介质出口，冷却介质可以采用冷却液或冷却气体；具体实施时，以采用冷却液为例，可采用水箱储存冷却液，采用与水箱连通的冷却泵由水箱中向冷却腔611内输入冷却液，从而使冷却液在冷却腔611与水箱之间不断循环。
参阅图1，进一步地，承载基板60包括两块透明件61。
相应地，上述的显示屏50通过另一呈透明状的粘接层30粘接在靠近树脂池10的透明件61的一侧，两块透明件61相对设置且分别与部件相对应，此处的相对应是指，两块透明件61位于部件的正下方，这样，使得位于显示屏50下方的光源所发出的光线能够穿过两块透明件61，而上述的冷却腔611则形成在两块透明件61之间，通过在两块透明件61之间设置冷却腔611，使得位于冷却腔611内的冷却液不会渗出，从而延长该承载基板60的使用寿命；需要说明的是，透明件61可采用呈透明状的玻璃，透明件61的厚度值可以为2mm。
本公开的实施方式中，粘接层30可以包括双面胶，采用呈透明状的双面胶能够将树脂池膜20和部件粘接，从而使树脂池膜20相对部件固定，同时，也不影响光线的穿过。
本公开的另一实施方式还提供一种光固化3D打印机，该光固化3D打印机包括树脂池组件和部件。
具体地，树脂池组件包括树脂池膜20和用于容纳树脂的树脂池10，树脂池膜20设置于树脂池10的一侧且将该侧封闭，部件用于承接树脂池膜20且相对树脂池10固定设置，树脂池膜20与部件粘接。
通过上述技术方案，由于部件相对树脂池10固定设置，树脂池膜20可通过呈透明状的粘接层30粘接在部件上，这样，使得树脂池膜20相对树脂池10固定，当树脂池膜20上方的成型平台110带动固化的打印体100上升时，打印体100随即与树脂池膜20分离，使得已固化的打印体100仅需上升至下一层打印体100所需高度的位置即可，无需再下降，从而实现连续打印，缩短了打印时间，极大提高了打印效率。
参阅图1，部件为板状结构，以使树脂池膜20能够与部件的一侧贴合，从而使树脂池膜20始终处于平整状态。这样，使得树脂池膜20能够更好地与部件粘接，以避免树脂池膜20被成型平台110上的打印体100带动，有益于提高打印效率和打印质量。
本公开的实施方式中，上述的部件可以根据需要布置和构造。
可选地，该部件可以包括显示屏50，其中，该显示屏50可以为LCD或者OLED；树脂池膜20粘接在显示屏50上，可使树脂池膜20固定相对树脂池10固定，避免树脂池膜20在成型平台110上升时被带动，从而缩短打印时间，提高打印效率和打印质量。
可选地，该部件还可以包括显示屏50和透明玻璃，其中，透明玻璃设置在显示屏50与树脂池膜20之间，此时，树脂池膜20粘接在透明玻璃上，从而使得树脂池膜20在成型平台110抬升时仍然保持固定，以缩短打印时间，提高打印效率和质量。
参阅图1，可选地，该光固化3D打印机还包括用于承载该部件的承载基板60。
承载基板60设置在部件的远离树脂池膜20的一侧，其中，部件可与承载基板60粘接，以使部件相对承载基板60固定，从而保持树脂池膜20的固定，以提高打印效率和打印质量；其中，当部件为透明玻璃时，透明玻璃可以与树脂池10固定连接，以使透明玻璃相对树脂池10固定。
参阅图1，可选地，承载基板60内设置有供冷却介质流通的冷却腔611。
打印时，树脂池10内的液态树脂固化时会释放出大量热量并堆积在树脂池10的池底，使得树脂池10内的温度升高，容易造成树脂池膜20发生褶皱变形，进而导致光固化成型失败，通过设置能够供冷却介质流通的冷却腔611，能够有效对树脂池膜20进行降温、散热，从而保护树脂池膜20使其不会出现褶皱变形，保证了光固化成型的成型效率和质量，此外，由于承载基板60位于显示屏50的下方，承载基板60内的冷却腔611也能够直接对显示屏50进行散热、冷却；该承载基板60设置有供冷却介质流入的冷却介质进口以及供冷却介质流出的冷却介质出口，冷却介质可以采用冷却液或冷却气体；具体实施时，以采用冷却液为例，可采用水箱储存冷却液，采用与水箱连通的冷却泵由水箱中向冷却腔611内输入冷却液，从而使冷却液在冷却腔611与水箱之间不断循环。
参阅图1，进一步地，承载基板60包括两块透明件61。
相应地，上述的显示屏50粘接在靠近树脂池10的透明件61的一侧，两块透明件61相对设置且分别与部件相对应，此处的相对应是指，两块透明件61位于部件的正下方，这样，使得位于显示屏50下方的光源所发出的光线能够穿过两块透明件61，而上述的冷却腔611则形成在两块透明件61之间，通过在两块透明件61之间设置冷却腔611，使得位于冷却腔611内的冷却液不会渗出，从而延长该承载基板60的使用寿命；需要说明的是，透明件61可采用呈透明状的玻璃，透明件61的厚度值可以为2mm。
本公开的实施方式中，粘接层30可以包括双面胶，采用呈透明状的双面胶能够将树脂池膜20和部件粘接，从而使树脂池膜20相对部件固定，同时，也不影响光线的穿过。
本公开的另一实施方式还提供一种光固化3D打印机，参阅图2和图3，该光固化3D打印机包括树脂池组件、部件、呈透明状的粘接层30、承载基板60和真空泵90。
其中，树脂池组件包括树脂池膜20和树脂池10，树脂池膜20设在树脂池10的一侧，部件用于承接树脂池膜20且相对树脂池10固定设置，粘接层30的两侧分别与树脂池膜20和部件粘接；承载基板60连接在部件的远离树脂池膜20的一侧，承载基板60与树脂池膜20之间形成真空的腔体130，且该部件位于真空的腔体130内，真空泵90通过气管80与腔体130连通且用于对腔体130内进行抽气。
通过将树脂池膜20粘接在部件上，并在承载基板60与树脂池膜20之间设置真空的腔体130，一方面可使树脂池膜20相对部件固定，另一方面可以增强树脂池膜20在部件上的依附牢固性，从而缩短打印时间，提高打印效率和打印质量。
上述的部件可以包括显示屏50、透明玻璃，其组合方式参照上述的实施方式，此处不再赘述。
由于该腔体130并非理想的真空状态，为保持腔体130内的真空度，因而设置该真空泵90，通过真空泵90对腔体130内进行抽气，使该腔体130形成稳定的真空环境，可以增强树脂池膜20在部件上的依附牢固性。
参阅图2和图3，可选地，该光固化3D打印机还包括密封垫40，密封垫40设置在树脂池膜20与承载基板60之间，通过设置密封垫40，可以提高该腔体130的密封性能，从而使树脂池膜20在部件上有更好的依附性能。
参阅图2和图3，进一步地，该光固化3D打印机还包括导流板70。
当使用真空泵90对腔体130内进行抽气时，与真空泵90的抽气口相对应的树脂池膜20将下陷，为避免其堵塞真空泵90的抽气口，因而设置该导流板70，其中，导流板70设置在承载基板60与树脂池膜20之间，其既能够对树脂池膜20进行支撑，也能够使腔体130内的气体进入真空泵90，从而避免树脂池膜20堵塞抽气口，破坏腔体130内的真空环境。
需要说明的是，导流板70的形状不定，在此不做限定。
本公开的实施方式还提供一种光固化3D打印机的打印方法，该光固化3D打印机包括成型平台110和用于驱动成型平台110做直线运动的传动机构120，该打印方法包括：
步骤S100，获取打印体100的打印参数，包括预置的打印体100各层的切片厚度；
步骤S110，获取预置的下一层的切片厚度值；
步骤S120，通过传动机构120带动成型平台110执行抬升操作，并抬升达到厚度值时停止抬升操作；
步骤S130，执行当前层光固化打印操作。
参阅图1-图4，首先获取打印体100的各项打印参数，该打印参数包括打印体100各层的切片厚度，将树脂池膜20与部件通过呈透明状的粘接层30粘接，再由传动机构120驱动成型平台110靠近树脂池膜20，然后由显示屏50控制透过一部分光，并使这部分光照射至成型平台110的底面与树脂池膜20之间的树脂，其固化形成第一层打印体100；通过传动机构120带动成型平台110上升预设高度，此预设高度即为下一层打印体100的切片厚度，由于树脂池膜20粘接在部件上，使得树脂池膜20能够平整地依附在部件上，当传动机构120带动成型平台110抬升时，树脂池膜20与第一层打印体100分离，当成型平台110达到下一层切片厚度值时停止抬升操作，执行当前层光固化打印操作。
此过程中，由于树脂池膜20被固定，因此，成型平台110在启动上升时，打印体100即与树脂池膜20分离，从而使得成型平台110仅需上升至下一层打印体100所需的高度(下一层的切片厚度值)即可，使得成型平台110不再执行下降的动作，进而可以实现连续打印，缩短了打印时间，极大提高了打印效率。
本公开的实施方式中，传动机构120可采用丝杆螺母组件或者其他直线驱动机构，以带动成型平台110上升或者下降。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种光固化3D打印机，其特征在于，包括：
树脂池组件，该树脂池组件包括树脂池膜(20)和用于容纳树脂的树脂池(10)，所述树脂池膜(20)设在所述树脂池(10)的一侧；
承接所述树脂池膜(20)且相对所述树脂池(10)固定设置的部件；和
呈透明状的粘接层(30)，该粘接层(30)的两侧分别与所述树脂池膜(20)和所述部件粘接。
2.根据权利要求1所述的光固化3D打印机，其特征在于，所述部件包括显示屏(50)。
3.根据权利要求1所述的光固化3D打印机，其特征在于，所述部件包括：
显示屏(50)；
透明玻璃，所述透明玻璃设置在所述显示屏(50)与所述树脂池膜(20)之间。
4.根据权利要求2或3所述的光固化3D打印机，其特征在于，所述光固化3D打印机还包括：
承载基板(60)，用于承载所述部件，所述部件固定设置在所述承载基板(60)靠近所述树脂池膜(20)的一侧。
5.根据权利要求4所述的光固化3D打印机，其特征在于，所述承载基板(60)包括：
两块透明件(61)，两块所述透明件(61)相对设置且与所述部件相对应，在两块所述透明件(61)之间形成冷却腔。
6.根据权利要求1所述的光固化3D打印机，其特征在于，所述粘接层(30)包括双面胶。
7.一种光固化3D打印机，其特征在于，包括：
树脂池组件，该树脂池组件包括树脂池膜(20)和用于容纳树脂的树脂池(10)，所述树脂池膜(20)设在所述树脂池(10)的一侧；
承接所述树脂池膜(20)且相对所述树脂池(10)固定设置的部件，与所述树脂池膜(20)粘接。
8.一种光固化3D打印机，其特征在于，包括：
树脂池组件，该树脂池组件包括树脂池膜(20)和用于容纳树脂的树脂池(10)，所述树脂池膜(20)设在所述树脂池(10)的一侧；
承接所述树脂池膜(20)且相对所述树脂池(10)固定设置的部件；
呈透明状的粘接层(30)，该粘接层(30)的两侧分别与所述树脂池膜(20)和所述部件粘接，以使所述树脂池膜(20)固定；
承载基板(60)，该承载基板(60)连接在所述部件的远离所述树脂池膜(20)的一侧，所述承载基板(60)与所述树脂池膜(20)之间形成真空的腔体(130)，所述部件位于所述腔体(130)内；和
真空泵(90)，所述真空泵(90)通过气管(80)与所述腔体(130)连通且用于对所述腔体(130)内进行抽气。
9.根据权利要求8所述的光固化3D打印机，其特征在于，所述光固化3D打印机还包括：
导流板(70)，该导流板(70)设置在所述承载基板(60)与所述树脂池膜(20)之间且用于限制所述树脂池膜(20)的至少部分朝向所述承载基板(60)移动。
10.一种利用光固化3D打印机的打印方法，其特征在于，所述光固化3D打印机为权利要求1-9任一项所述的光固化3D打印机，所述光固化3D打印机还包括成型平台(110)和用于驱动所述成型平台(110)做直线运动的传动机构(120)，所述打印方法包括：
获取待打印体(100)的打印参数，包括预置的打印体(100)各层的切片厚度；
获取预置的下一层的切片厚度值；
通过所述传动机构(120)带动所述成型平台(110)执行抬升操作，并抬升达到所述厚度值时停止所述抬升操作；
执行当前层光固化打印操作。
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