CN109080130B - 一种用于打印光敏材料的3d打印设备及3d打印方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于打印光敏材料的3D打印设备及3D打印方法，包括设备底座和设置在设备底座顶部的罩体，还包括管道清洗系统、管道烘干系统、混料系统、光固化系统和控制器，控制器设置在设备底座中；所述混料系统包括混料罐、设置在混料罐的内部的转轴、搅拌叶片和设置在混料罐外部的电热夹套，所述转轴竖直转动设置在混料罐的中心轴线上；由于需要不断切换颜色，残留在混料罐的颜料，会影响后续的打印效果，因此在切换颜色时，需要打开管道清洗系统，管道清洗系统清洗时，关闭第一电磁阀，管道清洗系统清洗结束后，在打开管道烘干系统，对管道内的液体进行烘干，烘干后再进行切换颜料的颜色。

Description

一种用于打印光敏材料的3D打印设备及3D打印方法
技术领域
本发明涉及3D打印设备技术领域，尤其涉及一种用于打印光敏材料的3D打印设备及3D打印方法。
背景技术
3D打印机(3D Printers)简称(3DP)是一位名为恩里科·迪尼(Enrico Dini)的发明家设计的一种神奇的打印机，不仅可以“打印”一幢完整的建筑，甚至可以在航天飞船中给宇航员打印任何所需的物品的形状。但是3D打印出来的是物体的模型，不能打印出物体的功能。
现有的3D打印设备在彩色打印方面功能不如平面打印如此得心应手，色彩不够纯真，不能实现全彩打印，打印时容易引入杂色，从而很大程度的影响打印效果，为此，本发明提出一种用于打印光敏材料的3D打印设备及3D打印方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种用于打印光敏材料的3D打印设备及3D打印方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种用于打印光敏材料的D打印设备，包括设备底座和设置在设备底座顶部的罩体，还包括管道清洗系统、管道烘干系统、混料系统、光固化系统和控制器，控制器设置在设备底座中；
所述管道清洗系统包括水箱和水泵，所述罩体的顶部中间位置安装有水箱，水箱的内底部安装有水泵；
所述管道烘干系统包括热风风机和热风管道；所述热风风机设置在罩体的顶部，热风管道与热风风机的出风端相连接；
所述混料系统包括混料罐、设置在混料罐的内部的转轴、搅拌叶片和设置在混料罐外部的电热夹套，所述混料罐的下端设置有喷嘴，转轴的外壁从上至下等距离固定有多个搅拌叶片，所述转轴竖直转动设置在混料罐的中心轴线上；
所述光固化系统包括环形安装板和设置在环形安装板底部的周向均匀安装有紫外灯，所述环形安装板设置在混料罐的外壁下部；
所述罩体的内壁上部安装有XYZ轴滑动机构，XYZ轴滑动机构的滑动端竖直设置的连接杆，所述连接杆的下端固定在混料罐的顶部中间位置；
所述罩体的顶部以矩形阵列安装有四个光敏树脂罐，光敏树脂罐的内底壁设置有输料泵，输料泵的出料端连接有第一管道，第一管道的另一端连接有三通管，三通管的底部出料口连接有第二管道，第二管道的另一端连接在混料罐的顶部，四个三通管的另一端接口均连接有第三管道，第三管道的另一端连接在六通管的四周接口上，六通管的顶部接口连接有第四管道，第四管道的上端与水泵的出液端连接，六通管的底部接口与所述热风管道的另一端连接；
所述第一管道靠近输料泵的一侧安装有第一电磁阀，所述第二管道靠近混料罐的一侧安装有第二电磁阀，所述第三管道靠近三通管的一侧安装有第三电磁阀，所述第四管道靠近水泵的一侧安装有第四电磁阀，所述热风管道靠近六通管的一侧安装有第五电磁阀；
所述设备底座的顶部安装有支撑座，所述支撑座的顶部放置有模型放置架，所述模型放置架的顶部一侧放置有废液收集桶。
优选的，所述XYZ轴滑动机构包括两个第一电动滑台、两个第二电动滑台和第三电动滑台，所述罩体的内壁两侧均安装有竖直设置的第一电动滑台，两个第一电动滑台的滑动端安装有水平设置的第二电动滑台，两个第二电动滑台之间的滑动端安装有第三电动滑台。
优选的，四个所述光敏树脂罐的内部方便盛放有四种颜色的光敏树脂，四种颜色分别为青色、品红色、黄色和白色，有颜色的光敏树脂通过向光敏树脂中加入为青色、品红色、黄色和白色的颜料，充分搅拌后得到有四种颜色的光敏树脂。
优选的，所述光敏树脂包括低粘度光敏树脂低聚物10-50份，有机硅改性环氧丙烯酸酯10-50份，活性稀释剂30-50份，光引发剂1-5份，助剂：1-5份；低粘度光敏树脂低聚物为低分子量的环氧丙烯酸酯，所述低粘度光敏树脂低聚物为粘度低于5000mPa.s，官能度为1-15的光敏树脂低聚物。
优选的，所述转轴的上端通过轴承活动安装在混料罐的内顶壁，所述转轴的下端通过轴承安装在轴承支座的顶部，所述轴承支座包括圆形板和固定杆，所述圆形板的周向固定有多个固定杆，所述固定杆的另一端固定在混料罐的内壁上，而所述转轴的下端活动安装在圆形板的顶部。
优选的，所述控制器内设有型号为AT89C51的单片机，单片机分别与第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、水泵、输料泵、热风风机、紫外灯、XYZ轴滑动机构和电热夹套连接，控制器上还设有控制按钮。
优选的，所述转轴的下端贯穿圆形板与设置在圆形板底部的驱动电机输出轴连接，驱动电机采用型号为60BL100B30-IP68的防水电机。
优选的，四个所述光敏树脂罐的顶部均设有进料口，进料口上螺纹连接有防尘盖，防尘盖上设有气孔，所述水箱的顶部设有进水管，进水管上也螺纹连接有防尘盖，该防尘盖上也设有气孔。
优选的，所述罩体的正面设有方形开口部，方形开口部的一侧铰接有门，门上设有把手。
一种用于打印光敏材料的3D打印设备的打印方法，包括以下步骤：
S1，将四种颜色的光敏树脂分别放入各自对应的光敏树脂罐中；
S2，输入需要打印3D的图像，XYZ轴滑动机构调节喷嘴的位置，从而实现模型的三维打印，在打印时，根据需要的颜色来添加对应颜色的光敏树脂，其中，当需要白色时，关闭其他三种颜色的第一电磁阀，当需要除了这四种之外的颜色时，由于青色、品红色、黄色为色料的三基色，调节三基色的量，可以得到其他的颜色，从而实现彩色D模型的打印，在混料时，设置在混料罐的内部的转轴和搅拌叶片可以对颜料进行充分混合，可以得到颜色均匀的光敏树脂；
S3，由于需要不断切换颜色，残留在混料罐的颜料，会影响后续的打印效果，因此在切换颜色时，需要打开管道清洗系统，管道清洗系统清洗时，关闭第一电磁阀，管道清洗系统清洗结束后，再打开管道烘干系统，对管道内的液体进行烘干，烘干后再进行切换颜料的颜色；
S4，打印好的模型晾干，得到3D模型。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：在打印时，根据需要的颜色来添加对应颜色的光敏树脂，其中，当需要白色时，关闭其他三种颜色的第一电磁阀，当需要除了这四种之外的颜色时，由于青色、品红色、黄色为色料的三基色，调节三基色的量，可以得到其他的颜色，从而实现彩色3D模型的打印，在混料时，设置在混料罐的内部的转轴和搅拌叶片可以对颜料进行充分混合，可以得到颜色均匀的光敏树脂；由于需要不断切换颜色，残留在混料罐的颜料，会影响后续的打印效果，因此在切换颜色时，需要打开管道清洗系统，管道清洗系统清洗时，关闭第一电磁阀，管道清洗系统清洗结束后，再打开管道烘干系统，对管道内的液体进行烘干，烘干后再进行切换颜料的颜色；本发明设计巧妙，方法合理，结构合理，创造性强，适合推广。
附图说明
图1为本发明提出的一种用于打印光敏材料的3D打印设备的结构示意图；
图2为本发明提出的一种用于打印光敏材料的3D打印设备中罩体的主视图；
图3为图1中A部分的局部放大图；
图4为图1中B部分的局部放大图；
图5为图1中C部分的局部放大图；
图6为图1中D部分的局部放大图；
图7为本发明提出的一种用于打印光敏材料的3D打印设备中轴承支座的俯视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一
参照图1-7，一种用于打印光敏材料的3D打印设备，包括设备底座1和设置在设备底座1顶部的罩体2，还包括管道清洗系统、管道烘干系统、混料系统、光固化系统和控制器，控制器设置在设备底座1中；
管道清洗系统包括水箱10和水泵27，罩体2的顶部中间位置安装有水箱10，水箱10的内底部安装有水泵27；
管道烘干系统包括热风风机33和热风管道31；热风风机33设置在罩体2的顶部，热风管道31与热风风机33的出风端相连接；
混料系统包括混料罐13、设置在混料罐13的内部的转轴18、搅拌叶片19和设置在混料罐13外部的电热夹套20，混料罐13的下端设置有喷嘴14，转轴18的外壁从上至下等距离固定有多个搅拌叶片19，转轴18竖直转动设置在混料罐13的中心轴线上；
光固化系统包括环形安装板16和设置在环形安装板16底部的周向均匀安装有紫外灯17，环形安装板16设置在混料罐13的外壁下部；
罩体2的内壁上部安装有XYZ轴滑动机构，XYZ轴滑动机构的滑动端竖直设置的连接杆12，连接杆12的下端固定在混料罐13的顶部中间位置；
罩体2的顶部以矩形阵列安装有四个光敏树脂罐9，光敏树脂罐9的内底壁设置有输料泵35，输料泵35的出料端连接有第一管道26，第一管道26的另一端连接有三通管23，三通管23的底部出料口连接有第二管道21，第二管道21的另一端连接在混料罐13的顶部，四个三通管23的另一端接口均连接有第三管道24，第三管道24的另一端连接在六通管30的四周接口上，六通管30的顶部接口连接有第四管道28，第四管道28的上端与水泵27的出液端连接，六通管30的底部接口与热风管道31的另一端连接；
第一管道26靠近输料泵35的一侧安装有第一电磁阀25，第二管道21靠近混料罐13的一侧安装有第二电磁阀22，第三管道24靠近三通管23的一侧安装有第三电磁阀34，第四管道28靠近水泵27的一侧安装有第四电磁阀29，热风管道31靠近六通管30的一侧安装有第五电磁阀32；
设备底座1的顶部安装有支撑座3，支撑座3的顶部放置有模型放置架4，模型放置架4的顶部一侧放置有废液收集桶5。
所述XYZ轴滑动机构包括两个第一电动滑台6、两个第二电动滑台7和第三电动滑台8，罩体2的内壁两侧均安装有竖直设置的第一电动滑台6，两个第一电动滑台6的滑动端安装有水平设置的第二电动滑台7，两个第二电动滑台7之间的滑动端安装有第三电动滑台8。
本实施方式中，四个光敏树脂罐9的内部方便盛放有四种颜色的光敏树脂，四种颜色分别为青色、品红色、黄色和白色，有颜色的光敏树脂通过向光敏树脂中加入为青色、品红色、黄色和白色的颜料，充分搅拌后得到有四种颜色的光敏树脂。
本实施方式中，光敏树脂包括低粘度光敏树脂低聚物10-50份，有机硅改性环氧丙烯酸酯10-50份，活性稀释剂30-50份，光引发剂1-5份，助剂：1-5份；低粘度光敏树脂低聚物为低分子量的环氧丙烯酸酯，低粘度光敏树脂低聚物为粘度低于5000mPa.s，官能度为1-15的光敏树脂低聚物。
本实施方式中，控制器内设有型号为AT89C51的单片机，单片机分别与第一电磁阀25、第二电磁阀22、第三电磁阀34、第四电磁阀29、第五电磁阀32、水泵27、输料泵35、热风风机33、紫外灯17、XYZ轴滑动机构和电热夹套20连接，控制器上还设有控制按钮。
本实施方式中，转轴18的上端通过轴承活动安装在混料罐13的内顶壁，转轴18的下端通过轴承安装在轴承支座15的顶部，轴承支座15包括圆形板152和固定杆151，圆形板152的周向固定有多个固定杆151，固定杆151的另一端固定在混料罐13的内壁上，而转轴18的下端活动安装在圆形板152的顶部。
本实施方式中，四个光敏树脂罐9的顶部均设有进料口，进料口上螺纹连接有防尘盖，防尘盖上设有气孔，优选的，水箱10的顶部设有进水管，进水管上也螺纹连接有防尘盖，该防尘盖上也设有气孔。
本实施方式中，罩体2的正面设有方形开口部，方形开口部的一侧铰接有门，门上设有把手
一种用于打印光敏材料的3D打印设备的打印方法，包括以下步骤：
S1，将四种颜色的光敏树脂分别放入各自对应的光敏树脂罐9中；
S2，输入需要打印3D的图像，XYZ轴滑动机构调节喷嘴14的位置，从而实现模型的三维打印，在打印时，根据需要的颜色来添加对应颜色的光敏树脂，其中，当需要白色时，关闭其他三种颜色的第一电磁阀25，当需要除了这四种之外的颜色时，由于青色、品红色、黄色为色料的三基色，调节三基色的量，可以得到其他的颜色，从而实现彩色3D模型的打印，在混料时，设置在混料罐13的内部的转轴18和搅拌叶片19可以对颜料进行充分混合，可以得到颜色均匀的光敏树脂；
S3，由于需要不断切换颜色，残留在混料罐13的颜料，会影响后续的打印效果，因此在切换颜色时，需要打开管道清洗系统，管道清洗系统清洗时，关闭第一电磁阀25，管道清洗系统清洗结束后，再打开管道烘干系统，对管道内的液体进行烘干，烘干后再进行切换颜料的颜色；
S4，打印好的模型晾干，得到3D模型。
实施例二
本实施方式中，整体结构上与实施例一相同，不同之处在于，转轴18的下端贯穿圆形板152与设置在圆形板152底部的驱动电机输出轴连接，驱动电机采用型号为60BL100B30-IP68的防水电机，通过电机的设置，可以电动化控制搅拌，搅拌效率高，颜料的混色效果更好。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：在打印时，根据需要的颜色来添加对应颜色的光敏树脂，其中，当需要白色时，关闭其他三种颜色的第一电磁阀25，当需要除了这四种之外的颜色时，由于青色、品红色、黄色为色料的三基色，调节三基色的量，可以得到其他的颜色，从而实现彩色3D模型的打印，在混料时，设置在混料罐13的内部的转轴18和搅拌叶片19可以对颜料进行充分混合，可以得到颜色均匀的光敏树脂；由于需要不断切换颜色，残留在混料罐13的颜料，会影响后续的打印效果，因此在切换颜色时，需要打开管道清洗系统，管道清洗系统清洗时，关闭第一电磁阀25，管道清洗系统清洗结束后，再打开管道烘干系统，对管道内的液体进行烘干，烘干后再进行切换颜料的颜色；本发明设计巧妙，方法合理，结构合理，创造性强，适合推广。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于打印光敏材料的3D打印设备的打印方法，其特征在于：所述3D打印设备包括设备底座(1)和设置在设备底座(1)顶部的罩体(2)，其特征在于，还包括管道清洗系统、管道烘干系统、混料系统、光固化系统和控制器，控制器设置在设备底座(1)中；
所述管道清洗系统包括水箱(10)和水泵(27)，所述罩体(2)的顶部中间位置安装有水箱(10)，水箱(10)的内底部安装有水泵(27)；
所述管道烘干系统包括热风风机(33)和热风管道(31)；所述热风风机(33)设置在罩体(2)的顶部，热风管道(31)与热风风机(33)的出风端相连接；
所述混料系统包括混料罐(13)、设置在混料罐(13)的内部的转轴(18)、搅拌叶片(19)和设置在混料罐(13)外部的电热夹套(20)，所述混料罐(13)的下端设置有喷嘴(14)，转轴(18)的外壁从上至下等距离固定有多个搅拌叶片(19)，所述转轴(18)竖直转动设置在混料罐(13)的中心轴线上；
所述光固化系统包括环形安装板(16)和设置在环形安装板(16)底部的周向均匀安装有紫外灯(17)，所述环形安装板(16)设置在混料罐(13)的外壁下部；
所述罩体(2)的内壁上部安装有XYZ轴滑动机构，XYZ轴滑动机构的滑动端竖直设置的连接杆(12)，所述连接杆(12)的下端固定在混料罐(13)的顶部中间位置；
所述罩体(2)的顶部以矩形阵列安装有四个光敏树脂罐(9)，光敏树脂罐(9)的内底壁设置有输料泵(35)，输料泵(35)的出料端连接有第一管道(26)，第一管道(26)的另一端连接有三通管(23)，三通管(23)的底部出料口连接有第二管道(21)，第二管道(21)的另一端连接在混料罐(13)的顶部，四个三通管(23)的另一端接口均连接有第三管道(24)，第三管道(24)的另一端连接在六通管(30)的四周接口上，六通管(30)的顶部接口连接有第四管道(28)，第四管道(28)的上端与水泵(27)的出液端连接，六通管(30)的底部接口与所述热风管道(31)的另一端连接；
所述第一管道(26)靠近输料泵(35)的一侧安装有第一电磁阀(25)，所述第二管道(21)靠近混料罐(13)的一侧安装有第二电磁阀(22)，所述第三管道(24)靠近三通管(23)的一侧安装有第三电磁阀(34)，所述第四管道(28)靠近水泵(27)的一侧安装有第四电磁阀(29)，所述热风管道(31)靠近六通管(30)的一侧安装有第五电磁阀(32)；
所述设备底座(1)的顶部安装有支撑座(3)，所述支撑座(3)的顶部放置有模型放置架(4)，所述模型放置架(4)的顶部一侧放置有废液收集桶(5)；
所述3D打印设备的打印方法，包括以下步骤：
S1，将四种颜色的光敏树脂分别放入各自对应的光敏树脂罐(9)中；
S2，输入需要打印3D的图像，XYZ轴滑动机构调节喷嘴(14)的位置，从而实现模型的三维打印，在打印时，根据需要的颜色来添加对应颜色的光敏树脂，其中，当需要白色时，关闭其他三种颜色的第一电磁阀(25)，当需要除了这四种之外的颜色时，由于青色、品红色、黄色为色料的三基色，调节三基色的量，可以得到其他的颜色，从而实现彩色3D模型的打印，在混料时，设置在混料罐(13)的内部的转轴(18)和搅拌叶片(19)可以对颜料进行充分混合，可以得到颜色均匀的光敏树脂；
S3，由于需要不断切换颜色，残留在混料罐(13)的颜料，会影响后续的打印效果，因此在切换颜色时，需要打开管道清洗系统，管道清洗系统清洗时，关闭第一电磁阀(25)，管道清洗系统清洗结束后，再打开管道烘干系统，对管道内的液体进行烘干，烘干后再进行切换颜料的颜色；
S4，打印好的模型晾干，得到3D模型。
2.根据权利要求1所述的一种用于打印光敏材料的3D打印设备的打印方法，其特征在于，所述XYZ轴滑动机构包括两个第一电动滑台(6)、两个第二电动滑台(7)和第三电动滑台(8)，所述罩体(2)的内壁两侧均安装有竖直设置的第一电动滑台(6)，两个第一电动滑台(6)的滑动端安装有水平设置的第二电动滑台(7)，两个第二电动滑台(7)之间的滑动端安装有第三电动滑台(8)。
3.根据权利要求1所述的一种用于打印光敏材料的3D打印设备的打印方法，其特征在于，四个所述光敏树脂罐(9)的内部方便盛放有四种颜色的光敏树脂，四种颜色分别为青色、品红色、黄色和白色，有颜色的光敏树脂通过向光敏树脂中加入为青色、品红色、黄色和白色的颜料，充分搅拌后得到有四种颜色的光敏树脂。
4.根据权利要求3所述的一种用于打印光敏材料的3D打印设备的打印方法，其特征在于，所述光敏树脂包括低粘度光敏树脂低聚物10-50份，有机硅改性环氧丙烯酸酯10-50份，活性稀释剂30-50份，光引发剂1-5份，助剂：1-5份；低粘度光敏树脂低聚物为低分子量的环氧丙烯酸酯，所述低粘度光敏树脂低聚物为粘度低于5000mPa.s，官能度为1-15的光敏树脂低聚物。
5.根据权利要求1所述的一种用于打印光敏材料的3D打印设备的打印方法，其特征在于，所述转轴(18)的上端通过轴承活动安装在混料罐(13)的内顶壁，所述转轴(18)的下端通过轴承安装在轴承支座(15)的顶部，所述轴承支座(15)包括圆形板(152)和固定杆(151)，所述圆形板(152)的周向固定有多个固定杆(151)，所述固定杆(151)的另一端固定在混料罐(13)的内壁上，而所述转轴(18)的下端活动安装在圆形板(152)的顶部。
6.根据权利要求1所述的一种用于打印光敏材料的3D打印设备的打印方法，其特征在于，所述控制器内设有型号为AT89C51的单片机，单片机分别与第一电磁阀(25)、第二电磁阀(22)、第三电磁阀(34)、第四电磁阀(29)、第五电磁阀(32)、水泵(27)、输料泵(35)、热风风机(33)、紫外灯(17)、XYZ轴滑动机构和电热夹套(20)连接，控制器上还设有控制按钮。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种用于打印光敏材料的3D打印设备的打印方法，其特征在于，所述转轴(18)的下端贯穿圆形板(152)与设置在圆形板(152)底部的驱动电机输出轴连接，驱动电机采用型号为60BL100B30-IP68的防水电机。
8.根据权利要求1所述的一种用于打印光敏材料的3D打印设备的打印方法，其特征在于，四个所述光敏树脂罐(9)的顶部均设有进料口，进料口上螺纹连接有防尘盖，防尘盖上设有气孔，所述水箱(10)的顶部设有进水管，进水管上也螺纹连接有防尘盖，该防尘盖上也设有气孔。
9.根据权利要求1所述的一种用于打印光敏材料的3D打印设备的打印方法，其特征在于，所述罩体(2)的正面设有方形开口部，方形开口部的一侧铰接有门，门上设有把手。
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