CN110281523A - 用于光固化成型的3d打印装置及其载物台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于光固化成型的3D打印装置及其载物台，载物台包括本体部，本体部上间隔设有多个承载柱，多个承载柱之间形成流通间隙，本体部上设有连通流通间隙的流通孔。根据本发明实施例的用于光固化成型的3D打印装置的载物台，通过在载物台的本体部间隔设置多个承载柱，多个承载柱之间形成流通间隙，可聚合液体可以通过流通间隙快速填充至可构建区域位置，从而提高了打印速度，并有效避免了打印缺料的问题。而且，本体部上设置有连通流通间隙的流通孔，可聚合液体可以经过流通孔流入流通间隙内，从而进一步提高了可聚合液体填充可构建区域的位置，进一步提高了打印装置的打印速度和打印质量。

Description

用于光固化成型的3D打印装置及其载物台

技术领域

本发明涉及3D快速成型技术，具体而言，尤其涉及一种用于光固化成型的3D打印装置及其载物台。

背景技术

快速3D打印装置包括：载物台、液体槽、阻聚剂腔体、成型模、升降台、执行机构、环境变量传感器和中央控制器。液体槽安装在载物台上，内盛有用于光固化的液态可聚合物，阻聚剂腔体设置在所述液体槽下方，成型模设置在液体槽与阻聚剂腔体之间。

相关技术中，载物台在连接打印物体的一面采用实体平面结构，打印完一层抬升载物台后由于填充间隙太小，需要的填充时间比较长，有时存在填充不充分、缺料等打印缺陷。特别在打印实体结构的物体时，填充速度会更慢，出现打印缺料缺陷的概率会更大。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种用于光固化成型的3D打印装置的载物台，所述载物台具有结构简单、运行方便的优点。

本发明还提出一种用于光固化成型的3D打印装置的载物台。

根据本发明实施例的用于光固化成型的3D打印装置的载物台，包括：本体部，所述本体部上间隔设有多个承载柱，多个所述承载柱之间形成流通间隙，所述本体部上设有连通所述流通间隙的流通孔。

根据本发明实施例的用于光固化成型的3D打印装置的载物台，通过在载物台的本体部间隔设置多个承载柱，多个承载柱之间形成流通间隙，可聚合液体可以通过流通间隙快速填充至可构建区域位置，从而提高了打印速度，并有效避免了打印缺料的问题。而且，本体部上设置有连通流通间隙的流通孔，可聚合液体可以经过流通孔流入流通间隙内，从而进一步提高了可聚合液体填充可构建区域的位置，进一步提高了打印装置的打印速度和打印质量。

根据本发明的一些实施例，所述本体部包括：固定部，多个所述承载柱间隔连接于所述固定部的下端面，所述流通孔包括第一子孔，所述第一子孔位于所述固定部，且所述第一子孔沿所述固定部的厚度方向贯通所述固定部。

进一步地，所述流通孔还包括：第二子孔，所述第一子孔与所述第二子孔间隔设置，所述第二子孔沿所述承载柱的长度方向贯通所述承载柱和所述固定部。

在本发明的一些实施例中，所述本体部包括：连接部；和承载部，所述承载部与所述连接部间隔设置，多个所述承载柱位于所述连接部和所述承载部之间，每个所述承载柱的两端分别与所述连接部和所述承载部连接，所述流通孔包括：第三子孔，所述第三子孔位于所述承载部上，且所述第三子孔沿所述承载部的厚度方向贯通所述承载部。

进一步地，所述流通孔还包括：第四子孔，所述第四子孔位于所述连接部，所述第四子孔沿所述连接部的厚度方向贯通所述连接部。

根据本发明的一些实施例，所述流通间隙的总体积为V1，所述承载柱的总体积为V2，满足：2/3≤V1/V2≤3/2。

在本发明的一些实施例中，所述流通孔形成为圆形孔、方形孔或多边形孔。

根据本发明的一些实施例，所述承载柱形成为圆柱形、方柱形或螺旋柱形。

根据本发明实施例的用于光固化成型的3D打印装置，包括：液体槽，所述液体槽适于盛有可聚合液体和透光物质；载物台，所述载物台为上述所述的用于光固化成型的3D打印装置的载物台，所述载物台可移动地设于所述液体槽的上方，所述载物台至少部分浸入所述可聚合液体内；以及光投影装置，所述光投影装置位于所述液体槽外部的下方，所述光投影装置具有朝朝向所述液体槽发射光线的光源。

根据本发明实施例的用于光固化成型的3D打印装置，光投影装置可以朝向可构建区域发射光线，使可构建区域处的可聚合液体固化为成型表面层，当载物台带动成型表面层向上运动时，可聚合液体可以通过流通孔和流通间隙迅速填充至可构建区域内。由此，提高了打印装置的打印效率和打印质量。

根据本发明的一些实施例，述载物台连接有丝杠和伺服电机。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的用于光固化成型的3D打印装置的载物台的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的用于光固化成型的3D打印装置的载物台的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的用于光固化成型的3D打印装置的载物台的剖视图；

图4是根据本发明实施例的用于光固化成型的3D打印装置的载物台的主视图；

图5是根据本发明实施例的用于光固化成型的3D打印装置的载物台的结构示意图；

图6是根据本发明实施例的用于光固化成型的3D打印装置的载物台的结构示意图；

图7是根据本发明实施例的用于光固化成型的3D打印装置的结构示意图。

附图标记：

载物台100，

本体部10，承载柱110，流通间隙S1，流通孔120，第一子孔121，第二子孔122，第三子孔123，固定部130，连接部140，承载部150，

打印装置500，液体槽510，可聚合液体511，透光物质512，光投影装置520，

成型表面层60。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1-图7描述根据本发明实施例的用于光固化成型的3D打印装置500及其载物台100。

如图1所示，根据本发明实施例的用于光固化成型的3D打印装置500的载物台100，如图1所示，载物台100包括本体部10，本体部10上间隔设有多个承载柱110，多个承载柱110之间形成流通间隙S1，本体部10上设有连通流通间隙S1的流通孔120。

需要说明的是，如图7所示，3D打印装置500可以包括液体槽510、载物台100和光投影装置520。液体槽510内可以盛有可聚合液体511和透光物质512。3D打印装置500打印过程中，在载物台100与透光物质512之间的可构建区域可以生成成型表面层60，成型表面层60连接于载物台100的下端面。这里所述的“可构建区域”可以理解为载物台100的下端面与透光物质512之间的部分间隙。可构建区域处的可聚合液体511经过光照后可以固化形成成型表面层60。

3D打印装置500每完成一次成型表面层60的打印，载物台100带动成型表面层60朝向远离透光物质512运动，使成型表面层60与透光物质512之间形成间隙，该间隙构造为新的“可构建区域”，可聚合液体511可以自动填充至可构建区域内，以进行下一层成型表面层60的打印。

可以理解的是，通过在本体部10上间隔设置多个承载柱110，多个承载柱110之间形成流通间隙S1，液体槽510内的可聚合液体511可以通过流通间隙S1流入到载物台100下方的可构建区域内，从而加快了可聚合液体511填充可构建区域的速度。而且，本体部10上设置有连通流通间隙S1的流通孔120，可聚合液体511可以通过流通孔120流入到流通间隙S1内，从而进一步加快了可聚合液体511填充可构建区域的速度，使填充更加充分，提高了打印装置500的打印速度，而且避免了填充不充分导致的产品缺料等缺陷。

根据本发明实施例的用于光固化成型的3D打印装置500的载物台100，通过在载物台100的本体部10间隔设置多个承载柱110，多个承载柱110之间形成流通间隙S1，可聚合液体511可以通过流通间隙S1快速填充至可构建区域位置，从而提高了打印速度，并有效避免了打印缺料的问题。而且，本体部10上设置有连通流通间隙S1的流通孔120，可聚合液体511可以经过流通孔120流入流通间隙S1内，从而进一步提高了可聚合液体511填充可构建区域的位置，进一步提高了3D打印装置500的打印速度和打印质量。

根据本发明的一些实施例，如图1所示，本体部10可以包括固定部130，多个承载柱110间隔连接于固定部130的下端面，流通孔120可以包括第一子孔121，第一子孔121位于固定部130，且第一子孔121沿固定部130的厚度方向(如图1中所示的上下方向)贯通固定部130。

需要说明的是，结合图1和图7所示，当完成一层成型表面层60的打印后，成型表面层60连接于承载柱110的下端面，载物台100带动成型表面层60向上运动。通过在固定部130设置沿上下方向贯通固定部130的第一子孔121。由此，在载物台100向上运动的过程中，位于固定部130上方的可聚合液体511可以穿过第一子孔121流入流通间隙S1中，并从流通间隙S1迅速填充至可构建区域内，从而提高了可构建区域的填充效率，进而提高了打印装置500的打印效率。

进一步地，如图1所示，流通孔120还可以包括第二子孔122，第一子孔121与第二子孔122间隔设置，第二子孔122沿承载柱110的长度方向贯通承载柱110和固定部130。结合图1和图7所示，通过设置沿上下方向贯通固定部130和承载柱110的第二子孔122，当载物台100向上运动时，位于固定部130上方的可聚合液体511在惯性力作用下，可以穿过第二子孔122快速填充至可构建区域。从而可以进一步提高可聚合液体511填充可构建区域的速度，进而提高了打印装置500的打印速度和打印质量。

在本发明的一些实施例中，如图2和图3所示，本体部10可以包括：连接部140和承载部150，承载部150与连接部140间隔设置，多个承载柱110位于连接部140和承载部150之间，每个承载柱110的两端分别与连接部140和承载部150连接，流通孔120可以包括第三子孔123，第三子孔123位于承载部150上，且第三子孔123沿承载部150的厚度方向(如图2和图3中所示的上下方向)贯通承载部150。由此，当载物台100向上运动时，可聚合液体511可以依次穿过流通间隙S1和第三子孔123进入到下方的可构建区域内，提高了可构建区域内可聚合液体511的填充效率，进而提高了打印装置500的打印效率和打印质量。

进一步地，流通孔120还可以包括第四子孔(图中未示出)，第四子孔位于连接部140，第四子孔沿连接部140的厚度方向贯通连接部140。由此，当载物台100向上运动时，位于连接部140上方的可聚合液体511在惯性作用下，可以从由上至下从第四子孔穿过，流入至流通间隙S1内，进入流通间隙S1内的可聚合液体511从第三子孔123进入到可构建区域内，从而提高了可构建区域内可聚合液体511的填充效率，进而提高了打印装置500的打印效率和打印质量。

根据本发明的一些实施例，流通间隙S1的总体积为V1，承载柱110的总体积为V2，满足：2/3≤V1/V2≤3/2。需要说明的是，如图1所示，可构建区域形成的成型表面层60连接于承载柱110的下表面，承载柱110之间的流通间隙S1不宜过大，以避免流通间隙S1影响成型表面层60与承载柱110之间连接的牢固性和可靠性。承载柱110之间的流通间隙S1也不宜过小，以避免影响可聚合液体511在流通间隙S1的流动效率。经过试验验证，当流通间隙S1的总体积为V1和承载柱110的总体积为V2满足：2/3≤V1/V2≤3/2时，既可以保证承载柱110与成型表面层60连接的牢固性和可靠性，又可以保证流通间隙S1内可聚合液体511的流动效率。

在本发明的一些实施例中，流通孔120可以形成为圆形孔、方形孔或多边形孔。也就是说，流通孔120可以形成为圆形孔，流通孔120也可以形成为方形孔，当然流通孔120还可以形成为多边形孔，可以根据需要进行相应地选择，由此，可以提高流通孔120设计的多样性。如图1所示，流通孔120可以形成为圆形孔，由此，便于流通孔120的加工制造，从而可以提高生产效率，降低生产成本。而且，圆形流通孔120可以使可聚合液体511在流通孔120内顺畅流动，有利于提高可聚合液体511的流动效率。

根据本发明的一些实施例，承载柱110可以形成为圆柱形、方柱形或螺旋柱形。也就是说，如图1-图3所示，承载柱110可以形成为圆柱形，由此，便于承载柱110的加工制造，而且，可以降低承载柱110对可聚合液体511的流动阻力。如图4-图6所示，承载柱110也可以形成为方柱形，当然，承载柱110还可以形成为螺旋柱形。在加工承载柱110时，可以根据需要对承载柱110的形状进行相应地选择。由此，可以提高承载柱110设计的多样性。

根据本发明实施例的用于光固化成型的3D打印装置500，如图7所示，3D打印装置500包括：液体槽510、载物台100以及光投影装置520。

具体而言，如图7所示，液体槽510适于盛有可聚合液体511和透光物质512，透光物质512的密度可以大于可聚合液体511的密度，且可聚合液体511与透光物质512之间不互溶。由此，透光物质512可以位于液体槽510的底部，可聚合液体511位于透光物质512的上方。通过在液体槽510底壁设置透光物质512，可以避免成型表面层60与液体槽510的底壁发生粘接。透光物质512可以为液体或半固体形态，由此，可以加快可聚合液体511的流动，从而加快可构建区域内可聚合液体511的填充效率。

载物台100为上述所述的用于光固化成型的3D打印装置500的载物台100，载物台100可移动地设于液体槽510的上方，载物台100至少部分浸入可聚合液体511内，光投影装置520位于液体槽510外部的下方，光投影装置520具有朝朝向液体槽510发射光线的光源。

需要说明的是，如图7所示，光投影装置520可以朝向液体槽510发射光线，光线可以穿过透光物质512照着至可构建区域。可构建区域的可聚合液体511固化为成型表面层60，成型表面层60连接于载物台100的下端面。完成一层成型表面层60的打印后，载物台100带动成型表面层60向上运动，使成型表面层60与透光物质512之间形成新的成型表面层60。可聚合物质511通过流通孔120和流通间隙S1进入到可构建区域内，继续下一层成型表面层60的固化打印。由此，3D打印装置进行层层打印，直至三维物体打印完成。

根据本发明实施例的用于光固化成型的3D打印装置500，光投影装置520可以朝向可构建区域发射光线，使可构建区域处的可聚合液体511固化为成型表面层60，当载物台100带动成型表面层60向上运动时，可聚合液体511可以通过流通孔120和流通间隙S1迅速填充至可构建区域内。由此，提高了打印装置500的打印效率和打印质量。

根据本发明的一些实施例，述载物台100可以连接有丝杠和伺服电机。由此，通过伺服电机和丝杠可以精确、方便地控制载物台100的运行，从而可以精准控制载物台100提升的距离和下降的距离，进而保证固化成型的三维物体在高度方向上的精度。

在本发明的一些实施例中，3D打印装置500可以为dlp(Digital LightProcessing，数字光处理)光固化打印装置，又称激光成型装置。相关技术中，dlp光固化打印装置打印完一层成型表面层后，需要载物台抬升一段距离留出足够的空间，才能保证可聚合液体填充满可构建区域，这样整个打印过程要经历打印-抬升-填充-下降-重定位-打印，所以整个打印时间很长。通过在载物台100设置流通间隙S1和流通孔120，打印完一层成型表面层60后，只需要抬升一个层厚的距离，就可以让可聚合液体511填充满可构建区域，无需载物台100抬升足够的距离等待可聚合液体511慢慢填充，这样只经历打印-抬升-填充-打印的过程。省去了载物台100下降和重定位的时间，为整个打印过程节约时间。

下面参照图1-图7以三个具体的实施例详细描述根据本发明的用于光固化成型的3D打印装置500。值得理解的是，下述描述仅是示例性描述，而不是对本发明的具体限制。

实施例一：

如图1和如图7所示，用于光固化成型的3D打印装置500包括：液体槽510、载物台100以及光投影装置520。

其中，液体槽510盛有可聚合液体511和透光物质512，透光物质512的密度大于可聚合液体511的密度，且可聚合液体511与透光物质512之间不互溶。透光物质512可以位于液体槽510的底部，可聚合液体511位于透光物质512的上方。

如图7所示，载物台100可移动地设于液体槽510的上方，载物台100至少部分浸入可聚合液体511内，述载物台100连接有丝杠和伺服电机。光投影装置520位于液体槽510外部的下方，光投影装置520具有朝朝向液体槽510发射光线的光源。

如图1所示，载物台100的本体部10包括固定部130，固定部130的下端面上间隔设有多个承载柱110，承载柱110为圆柱形。多个承载柱110之间形成流通间隙S1，流通间隙S1的总体积为V1，承载柱110的总体积为V2，满足：2/3≤V1/V2≤3/2。

固定部130上设有第一子孔121和第二子孔122，第一子孔121和第二子孔122为圆形孔，第一子孔121与第二子孔122间隔设置，第一子孔121沿固定部130的厚度方向贯通固定部130。第二子孔122沿承载柱110的长度方向贯通承载柱110和固定部130。

由此，通过在载物台100的本体部10间隔设置多个承载柱110，多个承载柱110之间形成流通间隙S1，可聚合液体511可以通过流通间隙S1快速填充至可构建区域位置，从而提高了打印速度，并有效避免了打印缺料的问题。而且，本体部10上设置有连通流通间隙S1的流通孔120，可聚合液体511可以经过流通孔120流入流通间隙S1内，从而进一步提高了可聚合液体511填充可构建区域的位置，进一步提高了3D打印装置500的打印速度和打印质量。

实施例二：

如图3和图4所示，与实施例一不同的是，在该实施例中，载物台100的本体部10包括：连接部140和承载部150，承载部150与连接部140间隔设置，多个承载柱110位于连接部140和承载部150之间，每个承载柱110的两端分别与连接部140和承载部150连接，流通孔120包括第三子孔123，第三子孔123位于承载部150上，且第三子孔123沿承载部150的厚度方向贯通承载部150。

由此，当载物台100向上运动时，可聚合液体511可以依次穿过流通间隙S1和第三子孔123进入到下方的可构建区域内，提高了可构建区域内可聚合液体511的填充效率，进而提高了打印装置500的打印效率和打印质量。

实施例三：

与实施例二不同的是，在该实施例中，流通孔120还包括第四子孔，第四子孔位于连接部140，第四子孔沿连接部140的厚度方向贯通连接部140。

由此，当载物台100向上运动时，位于连接部140上方的可聚合液体511在惯性作用下，可以从由上至下从第四子孔穿过，流入至流通间隙S1内，进入流通间隙S1内的可聚合液体511从第三子孔123进入到可构建区域内，从而提高了可构建区域内可聚合液体511的填充效率，进而提高了打印装置500的打印效率和打印质量。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于光固化成型的3D打印装置的载物台，其特征在于，包括：

本体部，所述本体部上间隔设有多个承载柱，多个所述承载柱之间形成流通间隙，所述本体部上设有连通所述流通间隙的流通孔。

2.根据权利要求1所述的用于光固化成型的3D打印装置的载物台，其特征在于，所述本体部包括：

固定部，多个所述承载柱间隔连接于所述固定部的下端面，

所述流通孔包括第一子孔，所述第一子孔位于所述固定部，且所述第一子孔沿所述固定部的厚度方向贯通所述固定部。

3.根据权利要求2所述的用于光固化成型的3D打印装置的载物台，其特征在于，所述流通孔还包括：第二子孔，所述第一子孔与所述第二子孔间隔设置，所述第二子孔沿所述承载柱的长度方向贯通所述承载柱和所述固定部。

4.根据权利要求1所述的用于光固化成型的3D打印装置的载物台，其特征在于，所述本体部包括：

连接部；和

承载部，所述承载部与所述连接部间隔设置，多个所述承载柱位于所述连接部和所述承载部之间，每个所述承载柱的两端分别与所述连接部和所述承载部连接，

所述流通孔包括：第三子孔，所述第三子孔位于所述承载部上，且所述第三子孔沿所述承载部的厚度方向贯通所述承载部。

5.根据权利要求4所述的用于光固化成型的3D打印装置的载物台，其特征在于，所述流通孔还包括：第四子孔，所述第四子孔位于所述连接部，所述第四子孔沿所述连接部的厚度方向贯通所述连接部。

6.根据权利要求1所述的用于光固化成型的3D打印装置的载物台，其特征在于，所述流通间隙的总体积为V1，所述承载柱的总体积为V2，满足：2/3≤V1/V2≤3/2。

7.根据权利要求1所述的用于光固化成型的3D打印装置的载物台，其特征在于，所述流通孔形成为圆形孔、方形孔或多边形孔。

8.根据权利要求1所述的用于光固化成型的3D打印装置的载物台，其特征在于，所述承载柱形成为圆柱形、方柱形或螺旋柱形。

9.一种用于光固化成型的3D打印装置，其特征在于，包括：

液体槽，所述液体槽适于盛有可聚合液体和透光物质；

载物台，所述载物台为根据权利要求1-8中任一项所述的用于光固化成型的3D打印装置的载物台，所述载物台可移动地设于所述液体槽的上方，所述载物台至少部分浸入所述可聚合液体内；以及

光投影装置，所述光投影装置位于所述液体槽外部的下方，所述光投影装置具有朝朝向所述液体槽发射光线的光源。

10.根据权利要求9所述的用于光固化成型的3D打印装置，其特征在于，述载物台连接有丝杠和伺服电机。