CN109760301A - 一种基于Micro LED的扫描式3D打印方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于Micro LED的扫描式3D打印方法。该方法包括：1)通过计算机及控制软件控制运动部件的运动及Micro LED光源系统；2)成型过程中，Micro LED光源系统部分浸入或全部浸入可紫外固化的树脂液中；3)介质腔充入具有抑制反应的液体或气体抑制剂；4)Micro LED依据电脑控制形成分切图案，对树脂层进行扫描式曝光；5)成型层曝光结束后，Z轴方向移动成型平台或光源系统，进行下一层扫描曝光。该方法可快速、稳定的实现大幅面样件的3D打印。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于Micro LED的扫描式3D打印方法。
背景技术
立体光刻技术(SLA)是一种重要的3D打印方法，多用于光敏树脂的3D打印。SLA技术的光源分为两种，一种是点光源，一种是面光源。以投影光刻为代表的DLP技术由于采用面光源，大大缩短了每层扫描的时间，从而节约了打印时间。而传统的投影方式需要为复杂的光路系统，且由于投影面积不能太大，大大限制了成型幅面，对于大尺寸成型较为困难，且耗时。
为改善上述缺陷，本发明提供了一种新型的基于Micro LED的扫描式3D打印方法。
发明内容
本发明提供了一种基于Micro LED的扫描式3D打印方法。该打印方法可以简化光源系统，对幅面大小无限制，大大提高了打印幅面和打印速度。
一种基于Micro LED的扫描式3D打印方法，其特征在于，其包括：
1)通过计算机及控制软件控制运动部件的运动及Micro LED光源系统；
2)成型过程中，Micro LED光源系统部分浸入或全部浸入可紫外固化的树脂液中；
3)介质腔充入具有抑制反应的液体或气体抑制剂；
4)Micro LED依据电脑控制形成分切图案，对树脂层进行扫描式曝光；
5)成型层曝光结束后，Z轴方向移动成型平台或光源系统，进行下一层扫描曝光；
同时，通过控制Micro LED每个像素点的亮暗、扫描移动速度、图案分切及刷新速率，实现每个成型层中任意微小固化成型单元的曝光量相当。
Micro LED光源系统，其特征在于，光源系统包括Micro LED阵列102、Micro LED散热系统101、光源准直装置103、介质腔104、可渗透组件105。
Micro LED阵列，阵列长度L大于2个像素，宽度W大于2个像素，优选的为L大于10000个像素，W大于1000个像素。每个像素尺寸为长≥2μm，宽≥2μm。
每一个LED像素可定址，并单独驱动点亮，并可控制其亮度。
Micro LED光波长为190～420nm，可以是单波长。
Micro LED光波长为190～420nm，可以是多波长或一段波长构成的波谱。
每颗Micro LED在190-420nm范围的光功率为0.001微瓦到1毫瓦。
Micro LED散热系统，是指在LED基片上安装的散热片、散热膜、微型风扇或散热水路。
光源准直装置，是指把Micro LED发射的光收敛为平行光的装置，例如微透镜阵列等，但不限于上述装置。
介质腔104，是指充入抑制剂的结构。
抑制剂，是指对自由基聚合反应有抑制作用的物质，例如氧气，含氧气体或液体，能够分解产生氧气的物质等，但不限于上述物质。
抑制剂，是指对阳离子聚合反应有抑制作用的物质，例如碱性物质，含碱性物质的气体或液体，能够分解产生碱性物质的化合物等，但不限于上述物质。其中碱性物质是指，氨气、有机胺类等，但不限于上述物质。
可渗透组件，是指对氧气、含氧气体、氨气等抑制剂具有渗透作用的组件，例如有机薄膜、多孔无机薄膜及其组合部件。有机薄膜是指聚硅氧烷薄膜、氟化聚合物薄膜等，但不限于上述薄膜。多空无机薄膜是指多孔玻璃、多空金属薄板等，但不限于上述部件。
光源系统完全浸入树脂106。
光源系统部分浸入树脂106，是指光源系统的可渗透组件浸入树脂。
介质腔充入抑制剂，抑制剂通过可渗透组件渗透至树脂层，形成一不固化层107。不固化层厚度为1微米至800微米，优选的为20微米至300微米。
在成型过程中，上述不固化层稳定存在。
料槽固定，光源系统可沿水平方向运动。
Micro LED依据电脑控制形成分切图案，对树脂层进行扫描式曝光。
扫描式曝光，是指光源系统曝光的同时，沿水平方向移动，曝光图案进行刷新，用计算机及控制软件控制Micro LED每个或若干个刷新周期刷新下一位置的图形，使各图形连续拼接成所需曝光图形，完成一个成型层的曝光。
一个成型层完成后，成型平台沿垂直方向远离光源系统一定距离，达到下一层成型面，进行下一层曝光扫描。上述远离距离为1微米至500微米，优选的为10微米至200微米。
一个成型层完成后，光源系统沿垂直方向远离成型平台一定距离，达到下一层成型面，进行下一层曝光扫描。上述远离距离为1微米至500微米，优选的为10微米至200微米。
每个成型层，通过控制Micro LED每个像素点的亮暗、扫描移动速度、图案分切及刷新速率，实现每个成型层中任意微小固化成型单元的曝光量相当。上述的微小固化成型单元，其特征在于，单元尺寸为Micro LED像素点尺寸的0.2-3.5倍，优选的为0.5-2.5倍。上述的曝光量相当是指任意微小固化成型单元的曝光量差异小于10％，优选的为小于7％。
附图说明
图1为基于Micro LED的扫描式3D打印方法示意图
应理解，在阅读了本发明的内容后，本领域技术人员可以对本发明做各种改动或修改，这些等价形式同样在本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (14)
1.一种基于Micro LED的扫描式3D打印方法，其特征在于，其包括：
1)通过计算机及控制软件控制运动部件的运动及Micro LED光源系统；
2)成型过程中，Micro LED光源系统部分浸入或全部浸入可紫外固化的树脂液中；
3)介质腔充入具有抑制反应的液体或气体抑制剂；
4)Micro LED依据电脑控制形成分切图案，对树脂层进行扫描式曝光；
5)成型层曝光结束后，Z轴方向移动成型平台或光源系统，进行下一层扫描曝光；
同时，通过控制Micro LED每个像素点的亮暗、扫描移动速度、图案分切及刷新速率，实现每个成型层中任意微小固化成型单元的曝光量相当。
2.根据权利要求1所述的Micro LED光源系统，其特征在于，光源系统包括Micro LED阵列、Micro LED散热系统、光源准直装置、介质腔、可渗透组件。
3.根据权利要求2所述的Micro LED阵列，其特征在于，长度L大于2个像素，宽度W大于2个像素。
4.根据权利要求3所述的像素，其特征在于，其长度PL大于1微米，宽度PW大于2微米。
5.根据权利要求1所述的部分浸入，其特征在于，光源系统中的可渗透组件位于树脂液面以下。
6.根据权利要求1所述的抑制剂，其特征在于，为对自由基聚合反应具有抑制作用的含氧气体或液体。
7.根据权利要求1所述的抑制剂，其特征在于，为对阳离子聚合反应具有抑制作用的碱性气体或液体。
8.根据权利要求1所述的可渗透组件，其特征在于，对氧气具有一定的渗透性。
9.根据权利要求1所述的可渗透组件，其特征在于，对碱性物质具有一定的渗透性。
10.根据权利要求1所述的扫描式曝光，其特征在于，Micro LED曝光过程中，光源系统沿水平方向运动。
11.根据权利要求1所述的扫描式曝光，其特征在于，Micro LED在曝光的同时对曝光图案进行刷新。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，用计算机及控制软件控制Micro LED每个或若干个刷新周期刷新下一位置的图形，使各图形连续拼接成所需曝光图形。
13.根据权利要求1所述的微小固化成型单元，其特征在于，单元尺寸为Micro LED像素点尺寸的0.2-5倍。
14.根据权利要求1所述的曝光量相当，其特征在于，任意微小固化成型单元的曝光量差异小于20％。
Priority Applications (1)
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| CN201711103976.1A CN109760301A (zh) | 2017-11-09 | 2017-11-09 | 一种基于Micro LED的扫描式3D打印方法 |
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| CN109760301A true CN109760301A (zh) | 2019-05-17 |
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| CN201711103976.1A Pending CN109760301A (zh) | 2017-11-09 | 2017-11-09 | 一种基于Micro LED的扫描式3D打印方法 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113147025A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-07-23 | 郑州市天正科技发展有限公司 | 基于光固化树脂的工业化增材制造方法和装置 |
| US20230133547A1 (en) * | 2019-11-26 | 2023-05-04 | Lubbe Steven | Devices, systems, and methods for 3d printing |
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2017
- 2017-11-09 CN CN201711103976.1A patent/CN109760301A/zh active Pending
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| CN113147025B (zh) * | 2020-12-15 | 2024-08-23 | 郑州市天正科技发展有限公司 | 基于光固化树脂的工业化增材制造方法和装置 |
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| PB01 | Publication | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |