CN111452362A - 一种光固化3d打印机料槽 - Google Patents
一种光固化3d打印机料槽 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种光固化3D打印机料槽,包括:料槽侧壁、料槽底板、离型膜,所述料槽底板中部设置有通光开口;所述离型膜自中部向边缘拉应力逐渐增加。本发明的一种光固化3D打印机料槽可以在固化的树脂底部与离型膜分离时,减小了粘合力,提高成型产品质量,保证了离型膜稳定长久的使用,提高了固化时树脂粘度上限,可以用于打印成型更高粘度的产品,从而极大扩大了光固化3D打印技术的应用场景。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印成型领域,特别涉及一种光固化3D打印机料槽。
背景技术
上槽式3D打印机是光固化3D打印机中的一个重要类型。在打印机工作的过程中,料槽中存放树脂,树脂的固化过程主要发生在料槽底部的离型膜上。当树脂固化后,固化的树脂(即打印的模型)一端会粘合在平台上,一端粘合在离型膜上。打印机打印完一层后,打印机平台向上移动,使离型膜和固化树脂分离,然后平台向下移动到预定位置,进行下一层树脂的固化作业。
在打印尺寸较小时,固化树脂和离型膜之间的粘合面积不大,二者间的粘合力也比较小,离型膜和固化树脂的分离会比较容易。但是当打印的尺寸变大时,树脂和离型膜之间的粘合面积变大,离型膜和固化树脂二者间的粘合力也相应的变大。这就意味着在打印较大尺寸的模型时,离型膜和固化树脂需要承受更大的力才能使离型膜和固化树脂分离,这样会使离型膜的使用寿命会大大降低,同时也降低打印产品的精度、强度,严重的甚至会损坏打印机。
另外,为了保证固化树脂和离型膜之间的粘合力较低、固化后树脂易从离型膜上分离、提高分离速度,往往对在离型膜上树脂固化时的粘度加以限制,即只能用在树脂固化时树脂的分子间力较小的情况,这就意味着树脂固化时的聚合度、交联度较低,从而使得最终成型的产品强度较低,而无法广泛应用。因此也严重限制了光固化3D打印技术的应用推广。
综上所述,需要设计一种能够使离型膜和固化树脂更平稳分离的方案,提高打印产品质量及打印机的使用寿命和工作效率。
发明内容
为了克服上述问题,本发明提供了一种光固化3D打印机料槽,可以解决上述技术问题,具体包括:
料槽侧壁、料槽底板、离型膜,所述料槽底板中部设置有通光开口;
所述离型膜自中部向边缘拉应力逐渐增加。
进一步的,
所述料槽侧壁与所述料槽底板为分体设计;
所述料槽侧壁一相对的两侧壁底部均设置有凹槽;
所述凹槽的深度由所述凹槽中部向两端逐渐增加;
所述料槽底板设置有与所述凹槽配合的凸起,所述凸起的高度由所述凸起中部向两端逐渐增加;
所述凹槽与所述凸起将所述离型膜固定在所述料槽底板上。
进一步的,所述料槽侧壁、料槽底板为可拆卸连接。
进一步的,
所述凹槽中设置有多个螺丝孔;
自所述料槽底板底部至所述凸起顶部贯穿设置有与所述螺丝孔对应的通孔;
螺丝穿过所述通孔旋入所述螺丝孔中,从而将所述料槽侧壁与料槽底板可拆卸连接。
进一步的,还包括:离型膜绷紧框;
所述离型膜绷紧框设置有开口;
所述离型膜覆盖所述开口固定在所述离型膜绷紧框上,所述开口大于所述料槽侧壁。
进一步的,
所述离型膜绷紧框包括上压框、下压框;
所述离型膜设置在所述上压框与所述下压框之间。
进一步的,所述上压框与所述下压框为可拆卸连接。
进一步的,
所述离型膜包括本体、以及设置在所述本体上的第一膜层、第二膜层以及第三膜层,所述第一膜层设置在所述第二膜层的上方,所述第二膜层设置在所述第三膜层的上方,所述第三膜层设置在所述本体的上方,所述第一膜层上设置有离型涂料层,所述离型涂料层接触所述光固化3D打印机料槽中的树脂,所述第一膜层与所述第二膜层之间、所述第二膜层与所述第三膜层之间均设置有多个连接体,并且多个所述连接体之间均具有空隙,所述连接体内为空腔,所述第一膜层的上表面有多个条形槽;所述本体为ETFE离型膜、FEP离型膜、BOPP离型膜中的一种。
进一步的,针对所述离型膜类型的限定步骤如下:
还包括:离型膜类型智能判定模块,
所述离型膜类型智能判定模块的工作过程包括:
步骤A1,根据以下公式构建不同特性数据:
其中,X代表不同特性总数据,x1代表特性剥离力,x2代表特性耐腐蚀性,xn代表特性高透明度,n代表列举的特性数量,m代表构建不同特性总数据的样本数量;
步骤A2,根据以下公式针对不同特性求出离型膜的最初类型值:
其中,X代表不同特性总数据,w代表预设的初始权重值,k代表预设的初始偏执值,e代表无理数,其值是2.71828...,h代表针对不同特性求出离型膜的最初类型值,此刻的h也是基于预设的初始权重值w,初始偏执值k下求出的类型值,有很大误差性;
步骤A3,根据以下公式求出优化后的权重值和偏执值:
其中,w代表预设的初始权重值,k代表预设的初始偏执值,X代表不同特性总数据,e代表无理数,其值是2.71828...,T代表矩阵转置,代表优化后的权重值,代表优化后的偏执值,m代表构建不同特性总数据的样本数量;
步骤A4,根据以下公式针对不同特性求出离型膜的最终类型值:
步骤A5,根据步骤A4中求出的离型膜的最终类型值,将常用的离型膜类型进行标记,0代表ETFE离型膜,1代表FEP离型膜,-1代表BOPP离型膜,当最终类型值H≤-1限定离型膜类别为BOPP离型膜,当最终类型值-1<H<1限定离型膜类别为ETFE离型膜,当最终类型值H≥1限定离型膜类别为FEP离型膜。
本发明的一种光固化3D打印机料槽可以在固化的树脂底部与离型膜3分离时,减小了粘合力,提高成型产品质量,保证了离型膜3稳定长久的使用,提高了固化时树脂粘度上限,可以用于打印成型更高粘度的产品,从而极大扩大了光固化3D打印技术的应用场景。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1:一种光固化3D打印机料槽结构示意图;
图2:一种光固化3D打印机料槽结构爆炸图;
图3:料槽侧壁结构示意图,其中(a)为俯视示意图,(b)为侧视示意图,(c)为A-A截面示意图,(d)为仰视示意图;
图4:料槽底板结构示意图,其中(a)为俯视示意图,(b)为侧视示意图,(c)为正视示意图;
图5:料槽结构示意图,其中(a)为俯视示意图,(b)为B-B截面示意图;
图6:料槽结构示意图,其中(a)为俯视示意图,(b)为C-C截面示意图;
图7:料槽结构示意图,其中(a)为俯视示意图,(b)为D-D截面示意图;
图8:离型膜绷紧框示意图爆炸图;
图9:离型膜的结构示意图;
图10:图9中离型膜的部分结构示意图
附图标记说明:1、料槽侧壁;1-1、凹槽;1-2、螺丝孔;2、料槽底板;2-1、凸起;2-2、通孔;3、离型膜;4、3D打印机工作台;5、离型膜绷紧框;5-1、上压框;5-2、下压框;5-3、螺母;5-4、螺栓;5-5、开口;3-1、本体;3-2、第一膜层;3-3、第二膜层;3-4、第三膜层;3-5、连接体;3-6、空腔;3-7、条形槽。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
本实施例提供了一种光固化3D打印机料槽,包括:料槽侧壁1、料槽底板2、离型膜3,所述料槽底板2中部设置有通光开口;所述离型膜3自离型膜3中部向边缘拉应力逐渐增加。
所述光固化3D打印机料槽固定在3D打印机工作台4上部。
上述技术方案的工作原理为:
一般的的光固化3D打印机料槽为在料槽底板2中部设置有通光开口,离型膜3平铺设置在所述通光开口上,光源通过所述通光开口自料槽下方向上照射,树脂在离型膜3上固化。
但是由于离型膜3仅仅是均匀平铺设置,所以在平台带动固化后的树脂上移时,树脂底面基本上同时离开离型膜3。当需要成型产品的截面积较小时,固化树脂底面与离型膜3接触面积不大,所以还能正常使用。但是,当需要成型产品的截面积较大时,固化的树脂的底面与离型膜3接触面积过大,固化树脂的底面与离型膜3粘合的力较大。此时,离型膜3对固化树脂底面的过大的粘合力会使固化树脂底面黏连而导致成型产品精度低、强度差;固化树脂底面对离型膜3的作用力又容易破坏离型膜3而导致无法继续打印成型。
且由于担心上述粘合力产生的使产品精度低、破坏离型膜3。所以,一般采取的措施为配置特定的材料,而使得树脂固化时粘度低,从而易于固化后的树脂与离型膜3分离。但是粘度低,即为分子间作用力较低,往往意味着聚合度、交联度低,即会使得成型后的产品强度低,而无法用于对成型产品强度有较高要求的场合。
拉应力就是物体对使物体有拉伸趋势的外力的反作用力。
本实施例中,离型膜3自中部向边缘拉应力逐渐增加,即给离型膜边缘的拉力大于给离型膜3中心的拉力。
由此,当固化后的树脂与离型膜3分离时,离型膜3边缘由于受到较大的拉应力,则粘合力带动离型膜3边缘向上运动的位移较小;而离型膜3中部由于受到的拉应力较小,则在受到上移的固化树脂的粘合力后,位移较大。
所以,在平台带动固化后树脂上移过程中,固化后树脂由边缘向中部逐渐与离型膜3分离。此过程犹如分离贴在桌面的胶带。当尝试将胶带整体同时从与桌面的接触面分离时,所需要的力量很大;但是当从胶带一侧将胶带从桌面揭起时,则所需的力很小,即胶带、桌面的受力小,同时,分离的速度快。
因此,使用本实施例的技术方案后,固化后树脂底部由边缘向中部逐渐与离型膜3分离,即使所需成型产品截面积较大,离型膜对固化后树脂底面的粘合力依然较小,从而保证了成型后产品的精度、强度;同时,固化后树脂底面对离型膜3的粘合力也较小,从而保证了离型膜3稳定长久的使用。同时,由于粘合力很大程度的减小,则平台可以以更快的速度带动固化后树脂上移,从而极大提高了打印成型的效率。
本实施例的技术方案使用在树脂固化时粘度较高的情况时,依然可以很好的分离。这样,可以成型聚合度、交联度更高的产品,从而有利于制造更高强度的产品,从而极大扩大了光固化3D打印技术的应用场景。
上述技术方案的有益效果为:固化的树脂底部与离型膜3分离时,减小了粘合力,提高成型产品质量,保证了离型膜3稳定长久的使用,提高了固化时树脂粘度上限,可以用于打印成型更高粘度的产品,从而极大扩大了光固化3D打印技术的应用场景。
在一个实施例中,如图1-图7所示,
所述料槽侧壁1与所述料槽底板2为分体设计;
所述料槽侧壁1一相对的两侧壁底部均设置有凹槽1-1;
所述凹槽1-1的深度由所述凹槽1-1中部向两端逐渐增加;
所述料槽底板2设置有与所述凹槽1-1配合的凸起2-1,所述凸起2-1的高度由所述凸起2-1中部向两端逐渐增加;
所述凹槽1-1与所述凸起2-1将所述离型膜固定在所述料槽底板2上。
上述技术方案的工作原理为:
本实施例给出了具体的离型膜3自中部向边缘拉应力逐渐增加的事实方式,具体为,离型膜3自中部向两侧边缘拉应力逐渐增加。
使用时,将所述离型膜3展平放置在所述料槽底板2上,将所述料槽侧壁1下压设置在所述料槽底板2上。
此时,所述凹槽1-1两侧最先与所述凸起2-1两侧接触而将离型膜固定。所述料槽侧壁1逐渐下压,所述凹槽1-1与所述凸起2-1自两侧逐渐向中部将所述离型膜固定。
所述凹槽1-1底部与所述凸起2-1上部接触时,将所述离型膜固定,所述凹槽继续下压时,则所述料槽侧壁1内部边缘的所述离型膜边缘部分被固定在了所述凹槽与所述凸起之间,从而使得对所述料槽侧壁1内的所述离型膜3产生拉力。又由于所述凸起2-1的高度由所述凸起2-1中部向两端方向逐渐增加,所以,自所述凸起2-1中部向凸起2-1两端方向,所述离型膜3被固定在所述凹槽1-1与所述凸起2-1之间的部分逐渐增加,具体可以从图6(b)、图7(b)比较得知,则所述离型膜3受到的拉力逐渐增大,从而实现离型膜3自中部向两侧边缘拉应力逐渐增加。
上述技术方案的有益效果为:给出了方便实现离型膜3自中部向两侧边缘拉应力逐渐增加的技术方案。
在一个实施例中,如图1-图2所示,所述料槽侧壁1、料槽底板2为可拆卸连接。
所述料槽侧壁1、料槽底板2为可拆卸连接,则在离型膜3使用过长时间后,方便更换离型膜。
在一个实施例中,如图1-图5所示,
所述凹槽1-1中设置有多个螺丝孔1-2;
自所述料槽底板2底部至所述凸起2-1顶部贯穿设置有与所述螺丝孔1-2对应的通孔2-2;
螺丝穿过所述通孔2-2旋入所述螺丝孔1-2中,从而将所述料槽侧壁1与料槽底板2可拆卸连接。
本实施例给出了所述料槽侧壁1、料槽底板2为可拆卸连接技术方案。
在一个实施例中,如图1-图2、图8所示,
还包括:离型膜绷紧框5;
所述离型膜绷紧框5设置有开口5-5;
所述离型膜3覆盖所述开口5-5固定在所述离型膜绷紧框5上,所述开口5-5大于所述料槽侧壁1。
本实施例给出了方便实现将所述离型膜3平铺设置在所述料槽底板2上的方案,方便后续所述料槽侧壁通过所述凹槽1-1固定在所述料槽底板2上。
在一个实施例中,如图8所示,
所述离型膜绷紧框5包括上压框5-1、下压框5-2;
所述离型膜3设置在所述上压框5-1与所述下压框5-2之间。
本实施例给出了离型膜绷紧框5的具体的实施方案,通过上压框5-1、下压框5-2,方便夹持所述离型膜3。
在一个实施例中,如图8所示,
所述上压框5-1与所述下压框5-2为可拆卸连接。
所述上压框5-1与所述下压框5-2可拆卸连接,可以方便用于更换所述离型膜时使用,具体的,如图8所示,为通过螺母5-3、螺栓5-4连接。
在一个实施例中,如图9-图10所示,
所述离型膜3包括本体3-1、以及设置在所述本体3-1上的第一膜层3-2、第二膜层3-3以及第三膜层3-4,所述第一膜层3-2设置在所述第二膜层3-3的上方,所述第二膜层3-3设置在所述第三膜层3-4的上方,所述第三膜层3-4设置在所述本体3-1的上方,所述第一膜层3-2上设置有离型涂料层,所述离型涂料层接触所述光固化3D打印机料槽中的树脂,所述第一膜层3-2与所述第二膜层3-3之间、所述第二膜层3-3与所述第三膜层3-4之间均设置有多个连接体3-5,并且多个所述连接体3-5之间均具有空隙,所述连接体3-5内为空腔3-6,所述第一膜层3-2的上表面有多个条形槽3-7;所述本体3-1为ETFE离型膜、FEP离型膜、BOPP离型膜中的一种。
上述离型膜3中的本体3-1可以选择ETFE离型膜、FEP离型膜、BOPP离型膜中的一种,所以离型膜3的名称也可以叫ETFE离型膜、FEP离型膜或BOPP离型膜,也就是说,离型膜3是对现有技术中的离型膜的一种结构改进,该离型膜3中包括本体3-1、以及设置在本体3-1上的第一膜层3-2、第二膜层3-3以及第三膜层3-4,其中,第二膜层3-3与第三膜层3-4之间均设置有多个连接体3-5,连接体3-5在这里起到连接支撑的作用,并且多个连接体3-5之间均具有空隙,连接体3-5内为空腔3-6,在保证了连接体3-5具有支撑连接作用的同时,降低第一膜层3-2、第二膜层3-3以及第三膜层3-4被拉裂的风险,还不必过多增加该离型膜3的整体重量,降低成本;在第一膜层3-2的上表面有多个条形槽3-7,其目的是降低第一膜层3-2与固化树脂底部的接触面积,进而降低该离型膜3与固化树脂的拉力,使得该离型膜3与固化树脂更平稳地分离。
在本实施例中,针对上述改进的离型膜3类型的限定步骤如下:
还包括:离型膜类型智能判定模块,
所述离型膜类型智能判定模块的工作过程包括:
步骤A1,根据以下公式构建不同特性数据:
其中,X代表不同特性总数据,x1代表特性剥离力,x2代表特性耐腐蚀性,xn代表特性高透明度,n代表列举的特性数量,m代表构建不同特性总数据的样本数量;
步骤A2,根据以下公式针对不同特性求出离型膜的最初类型值:
其中,X代表不同特性总数据,w代表预设的初始权重值,k代表预设的初始偏执值,e代表无理数,其值是2.71828...,h代表针对不同特性求出离型膜的最初类型值,此刻的h也是基于预设的初始权重值w,初始偏执值k下求出的类型值,有很大误差性;
步骤A3,根据以下公式求出优化后的权重值和偏执值:
其中,w代表预设的初始权重值,k代表预设的初始偏执值,X代表不同特性总数据,e代表无理数,其值是2.71828...,T代表矩阵转置,代表优化后的权重值,代表优化后的偏执值,m代表构建不同特性总数据的样本数量;
步骤A4,根据以下公式针对不同特性求出离型膜的最终类型值:
步骤A5,根据步骤A4中求出的离型膜的最终类型值,将常用的离型膜类型进行标记,0代表ETFE离型膜,1代表FEP离型膜,-1代表BOPP离型膜,当最终类型值H≤-1限定离型膜类别为BOPP离型膜,当最终类型值-1<H<1限定离型膜类别为ETFE离型膜,当最终类型值H≥1限定离型膜类别为FEP离型膜。
有益效果:以上算法是针对不同特性的综合考虑进行离型膜的类型的限定,通过构建不同特性数据,多次迭代更新求出优化后参数值,根据优化后参数值进行公式选取离型膜种类的限定,大大提升精确率,考虑了多种特性的因素,选择本实施例中最合适的离型膜的类型,为后期的3D打印计算大大的扩充了应用场景,从而制造出了更高效,更精准的产品。
在本实施例中,根据不同特性对离型膜类型的限定,特性是根据自身提出需要,此特性包括剥离力,高透明性,耐腐蚀性,不沾性,耐高温性及阻燃性等,也可以根据实验因素去进行离型膜的限定,例如通过考虑成本和材料等因素对离型膜的限定,此算法考虑其他因素方面问题,可以将其特性转换成因素系列的数据值对其离型膜进行限定。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种光固化3D打印机料槽,包括:料槽侧壁、料槽底板、离型膜,所述料槽底板中部设置有通光开口;
其特征在于,
所述离型膜自中部向边缘拉应力逐渐增加。
2.如权利要求1所述的一种光固化3D打印机料槽,其特征在于,
所述料槽侧壁与所述料槽底板为分体设计;
所述料槽侧壁一相对的两侧壁底部均设置有凹槽;
所述凹槽的深度由所述凹槽中部向两端逐渐增加;
所述料槽底板设置有与所述凹槽配合的凸起,所述凸起的高度由所述凸起中部向两端逐渐增加;
所述凹槽与所述凸起将所述离型膜固定在所述料槽底板上。
3.如权利要求2所述的一种光固化3D打印机料槽,其特征在于,
所述料槽侧壁、料槽底板为可拆卸连接。
4.如权利要求3所述的一种光固化3D打印机料槽,其特征在于,
所述凹槽中设置有多个螺丝孔;
自所述料槽底板底部至所述凸起顶部贯穿设置有与所述螺丝孔对应的通孔;
螺丝穿过所述通孔旋入所述螺丝孔中,从而将所述料槽侧壁与料槽底板可拆卸连接。
5.如权利要求2所述的一种光固化3D打印机料槽,其特征在于,
还包括:离型膜绷紧框;
所述离型膜绷紧框设置有开口;
所述离型膜覆盖所述开口固定在所述离型膜绷紧框上,所述开口大于所述料槽侧壁。
6.如权利要求5所述的一种光固化3D打印机料槽,其特征在于,
所述离型膜绷紧框包括上压框、下压框;
所述离型膜设置在所述上压框与所述下压框之间。
7.如权利要求6所述的一种光固化3D打印机料槽,其特征在于,
所述上压框与所述下压框为可拆卸连接。
8.如权利要求1-7任一项所述的一种光固化3D打印机料槽,其特征在于,
所述离型膜包括本体、以及设置在所述本体上的第一膜层、第二膜层以及第三膜层,所述第一膜层设置在所述第二膜层的上方,所述第二膜层设置在所述第三膜层的上方,所述第三膜层设置在所述本体的上方,所述第一膜层上设置有离型涂料层,所述离型涂料层接触所述光固化3D打印机料槽中的树脂,所述第一膜层与所述第二膜层之间、所述第二膜层与所述第三膜层之间均设置有多个连接体,并且多个所述连接体之间均具有空隙,所述连接体内为空腔,所述第一膜层的上表面有多个条形槽;所述本体为ETFE离型膜、FEP离型膜、BOPP离型膜中的一种。
9.根据权利要求8所述的一种光固化3D打印机料槽,其特征在于,
还包括:离型膜类型智能判定模块,
所述离型膜类型智能判定模块的工作过程包括:
步骤A1,根据以下公式构建不同特性数据:
其中,X代表不同特性总数据,x1代表特性剥离力,x2代表特性耐腐蚀性,xn代表特性高透明度,n代表列举的特性数量,m代表构建不同特性总数据的样本数量;
步骤A2,根据以下公式针对不同特性求出离型膜的最初类型值:
其中,X代表不同特性总数据,w代表预设的初始权重值,k代表预设的初始偏执值,e代表无理数,其值是2.71828...,h代表针对不同特性求出离型膜的最初类型值,此刻的h也是基于预设的初始权重值w,初始偏执值k下求出的类型值,有很大误差性;
步骤A3,根据以下公式求出优化后的权重值和偏执值:
其中,w代表预设的初始权重值,k代表预设的初始偏执值,X代表不同特性总数据,e代表无理数,其值是2.71828...,T代表矩阵转置,代表优化后的权重值,代表优化后的偏执值,m代表构建不同特性总数据的样本数量;
步骤A4,根据以下公式针对不同特性求出离型膜的最终类型值:
步骤A5,根据步骤A4中求出的离型膜的最终类型值,将常用的离型膜类型进行标记,0代表ETFE离型膜,1代表FEP离型膜,-1代表BOPP离型膜,当最终类型值H≤-1限定离型膜类别为BOPP离型膜,当最终类型值-1<H<1限定离型膜类别为ETFE离型膜,当最终类型值H≥1限定离型膜类别为FEP离型膜。
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CN115230206A (zh) * | 2022-07-14 | 2022-10-25 | 苏州富美康复合材料有限公司 | 立体复合膜的制备方法、立体复合膜、料盒及3d打印机 |
CN115431516A (zh) * | 2022-08-03 | 2022-12-06 | 湖南大学 | 一种配合旋转曲面光固化3d打印机使用的辅助配具 |
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