CN112519209B - 一种滑动缸套结构的三维打印装置和打印方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种滑动缸套结构的三维打印装置，包括成型平台、缸套和透光件，缸套的内腔与透光件相对，成型平台沿垂直于透光件的方向可控滑移地装配于缸套内部且相互密封，光束透过透光件选择性光照所述缸套工作腔内的光敏料在成型平台上打印成型固化模型，缸套工作腔内的光敏料的压强可控，缸套在打印位与取模位之间可沿垂直于透光件的方向移动，缸套位于打印位时与透光件之间直接或间接密封形成所述工作腔，缸套相对透光件远离移动至取模位时，成型平台位于缸套靠近透光件的一端并使得固化模型露出缸套。本发明针对可加压型打印装置，能够提高对打印模型的取模便捷性。

Description

一种滑动缸套结构的三维打印装置和打印方法

技术领域

本发明属于光固化三维打印的技术领域，特别是涉及一种滑动缸套结构的三维打印装置和打印方法。

背景技术

封闭式的光固化三维（3D）打印装置可能让平台与缸套内壁滑动密封配合，离型膜在缸套的端面密封，使得平台、缸套和离型膜形成密封的打印腔，在打印腔内填充加压的光敏树脂，光束是通过离型膜照射光敏树脂进行层层固化，形成的固化层会层层结合形成模块结合到平台上。通过对光敏树脂增加压强则能提高固化层与离型膜之间的离型速度，利于提升打印速度，打印过程中还可以减少光敏树脂与人员的接触，对方位也不敏感，但打印完成的模型的取出则比常规的非密封的打印方式操作繁琐很多，如果通过将平台移出缸套的方式取出模型，则平台移动行程大幅增加，设备体积打印，取模型的效率依然有待提升，如果通过在缸套上设置门的方式，则会影响密封的打印腔的密封效果和设备可靠性，有必要对此改进来提升封闭式光固化三维打印应用的方便性和可靠性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种滑动缸套结构的三维打印装置和打印方法，针对可加压型打印装置提高对打印模型的取模便捷性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种滑动缸套结构的三维打印装置，包括成型平台、缸套和透光件，所述缸套的内腔与透光件相对，所述成型平台沿缸套轴向可控滑移地装配于缸套内部且相互密封，光束透过透光件选择性光照所述缸套工作腔内的光敏料在成型平台上打印成型固化模型，所述缸套工作腔内的光敏料的压强可控，还包括限位结构，所述限位结构与所述成型平台的位置关系相对固定的，所述缸套在打印位与取模位之间移动，所述缸套位于打印位时与透光件之间直接或间接密封，所述缸套、透光件和所述成型平台形成所述工作腔，所述缸套相对透光件远离移动至取模位时，通过所述限位结构进行限位，所述成型平台位于缸套靠近透光件的一端使得固化模型露出缸套。

一种滑动缸套结构的三维打印装置，包括成型平台、缸套和透光件，所述缸套的内腔与透光件相对，所述成型平台沿缸套轴向可控滑移地装配于缸套内部且相互密封，光束透过透光件选择性光照所述缸套工作腔内的光敏料在成型平台上打印成型固化模型，所述缸套工作腔内的光敏料的压强可控，所述缸套在打印位与取模位之间移动，所述缸套位于打印位时与透光件之间直接或间接密封，所述缸套、透光件和所述成型平台形成所述工作腔，所述缸套相对透光件远离移动至取模位时，所述成型平台位于缸套靠近透光件的一端使得固化模型露出缸套，所述取模位与所述成型平台的相对位置为预设间距。

所述透光件包括离型膜和至少中间部位可透光的支撑板，所述离型膜位于支撑板与成型平台之间，所述离型膜与支撑板之间存在间隙，控制光敏料的压强增大时，所述离型膜朝向支撑板的一侧发生变形形成凸起且与固化模型发生剥离，所述支撑板对离型膜的凸起变形进行限位。

所述支撑板的两侧分别设有厚度不同的第一支撑环和第二支撑环，所述支撑板侧面方向可选择地与离型膜结合并通过第一支撑环或第二支撑环形成所述离型膜与支撑板之间的间隙。

所述工作腔靠近透光件的相对两边分别设有进料口和出料口，所述进料口与料源连通；

所述出料口与出料管连通，所述出料管设有减压阀或自动阀，所述减压阀或自动阀用于控制工作腔内光敏料的压强；或者，所述出料管包括倒U形弯管，所述弯管的顶部高于工作腔内光敏料的液面，由所述弯管的高度确定工作腔的打印工作压强。

所述工作腔靠近透光件的相对两边分别设有进料口和出料口，所述出料口与出料管连通，所述出料管设有散热器，通过所述进料口进料和出料口出料对靠近离型膜的光敏料进行更新带走热量。

通过盖板将所述透光件压靠到框架上并密封，所述离型膜朝向成型平台并在支撑板与盖板之间，所述盖板的中部区域为光束可穿过的通孔，所述缸套与盖板的另一侧密封，在所述盖板内设置管道，所述管道一端与工作腔连通、另一端与料源连通。

还包括框架和支撑限位件，所述缸套位于打印位时与框架密封，所述透光件为离型板，所述支撑限位件包括限位端和连接杆，所述支撑限位件的连接杆一端固定在框架上或固定在缸套的上端，另一端与所述限位端固连，所述离型板活动装套在连接杆上且与限位端之间设有弹性件，所述离型板与框架之间或与缸套之间保持密封，控制光敏料的压强为打印工作压强时，所述离型板受弹性件抵压与框架或缸套的上端定位，控制光敏料的压强增大时，所述离型板朝远离成型平台的方向移动与固化模型发生剥离。

所述限位结构位于缸套的下侧并与成型平台通过连接件保持固连，所述成型平台受控由取模位向打印初始位复位过程中，通过所述限位结构同步推动所述缸套由取模位向打印位复位。

所述缸套位于打印位时，通过支撑结构支撑限位，且所述缸套与透光件之间形成直接或间接密封，所述支撑结构包括卡件和弹簧，所述卡件可绕轴转动地安装且支撑端通过弹簧推压与缸套形成支撑。

还包括导轨、连接件和驱动机构，所述导轨的导向方向大体平行于缸套的轴向，所述成型平台通过连接件可滑移地连接到导轨上；缸套可滑移地连接到导轨上与连接件在导轨上的不同位置上，或者缸套可滑移地连接到另外一个与导轨平行的导轨上；所述成型平台通过驱动机构驱动沿导轨移动；还包括与连接件固连的限位结构；当缸套为取模位即移动到限位结构时，成型平台至少部分依然在缸套内；当成型平台朝透光件移动时，通过限位结构推动缸套朝向透光件同步移动。

还包括导轨和连接件，所述连接件的竖直部分与成型平台固连，所述连接件的竖直部分外表面为柱形结构并与所述缸套的底部滑动配合；导轨采用如下的两种方式之一：方式一，所述缸套可滑移的连接到导轨上；或者，方式二，所述导轨为柱形结构，所述连接件的竖直部分的内部为管状结构且装套在导轨外部。

所述成型平台朝向透光件的一侧可拆卸地安装有模型板，所述固化模型结合在模型板上。

一种滑动缸套结构的三维打印方法，使用了上述的滑动缸套结构的三维打印装置，包括以下步骤：1）模型打印过程：缸套处于打印位，光束由上向下透过透光件照射缸套内的工作腔内的光敏料形成固化模型，打印的固化模型结合在成型平台的上表面，成型平台向下远离透光件的方向移动，直至模型打印完成；2）取模型过程：将缸套内的未固化光敏料释放掉；松开缸套与透光件或框架的连接，缸套向下移动到取模位，露出固化模型，取出固化模型；3）复位过程：成型平台上移到打印初始位，并带动缸套一同上移到打印位；然后可以向缸套内的工作腔内注入光敏料，开始下一个模型的打印。

所述滑动缸套结构的三维打印装置还包括打印初始位检测器，在复位过程中，当成型平台上移到靠近上方的预设位置或区域时，成型平台或模型板的朝向透光件的表面被打印初始位检测器检测到，并判断成型平台的实际打印初始位是否正确。

有益效果

第一，本发明中缸套位于打印位时形成工作腔能够实现光敏料的增压打印，打印完成后通过移动缸套退下，能够完全暴露打印得到的固化模型，可实现快速取出模型，应用方便，如果通过人力来下拉缸套，由于缸套自身重力作用即有下滑趋势，用力要求小，减小操作者负担，且不必外开门，减小设备周边的空间占用。

第二，缸套下移通过限位结构进行支撑限位，限位结构与成型平台的相对位置关系固定不变，一方面对于打印不同高度的固化模型在取模时都能够适用，只要缸套达到限位结构的取模位时，固化模型即刚好完全暴露出来，另一方面，可以实现缸套下移后成型平台始终处于缸套内，具有自然的防呆作用，在取出模型的过程中可更好的防止未固化光敏树脂的外泄，提升设备应用的可靠性。

第三，完成取模后可实现开始下一模型的打印过程，缸套和成型平台由取模位恢复到初始打印状态都可以通过同一驱动机构驱动，无需由人工来关闭缸套，更有利于实现自动化，降低设备成本同时还能避免人力操作，更有利于提升生产效率。

第四，固化模型从缸套上方的开口暴露出来，成型平台与缸套之间的相对行程较短，避免成型平台从缸套下方移出来进行取模所需要的长行程，可以让设备的整体结构更加紧凑。另外，承受光敏树脂压强的相关结构处于整体设备的下方，产生光束的部分处于设备的上方，电子和光路部分与机械运动部分整体分开，且承力结构或较重的部分处于设备的下方，整体布局更加合理，各功能部分分割清晰，利于设备的模块化开发。

附图说明

图1为本发明处于打印状态的结构示意简图。

图2为本发明处于放出光敏料状态的结构示意简图。

图3为本发明缸套退到取模位露出固化模型的结构示意简图。

图4为本发明固化模型取出后的结构示意简图。

图5为本发明恢复至打印初始位的结构示意简图。

图6为本发明再次进行模型打印的结构示意简图。

图7为本发明处于打印状态的具体结构示意图。

图8为图7的局部结构放大示意图。

图9为本发明处于放出光敏料状态的具体结构示意图。

图10为本发明缸套退到取模位露出固化模型的具体结构示意图。

图11为本发明取模后恢复至打印初始位过程中的具体结构示意图。

图12为本发明恢复至打印初始位的具体结构示意图。

图13为成型平台与缸套之间的一种装配结构示意图。

图14为成型平台与缸套之间的另一种装配结构示意图。

图15a~15d为一种透光件与固化模型剥离的过程示意图。

图16a~16c为另一种透光件与固化模型剥离的过程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

图1示意了一种光固化三维打印装置，包括透光件30、缸套2、成型平台1、框架91、导轨69-1和驱动机构15。透光件30可透过光束39，朝向成型平台1的一侧的表面为离型面（或称为成型面），透光件30在成型平台1的上方，成型平台1通过连接件11与导轨69-1活动连接，驱动机构15驱动成型平台1沿导轨69-1移动。缸套2可以与透光件30形成密封连接，也可以沿垂直于离型面的方向移动，即沿缸套2轴向的方向移动或沿垂直于透光件30的方向移动，例如还可以包括导轨69-2，导轨69-2与导轨69-1平行设置，缸套2可沿导轨69-2移动。导轨69-1和导轨69-2与框架91固连，透光件30与框架91固连。缸套2可以上移与透光件30贴合并密封，缸套2可以与透光件30直接或间接的实现固连密封，例如缸套2的上端与透光件30直接密封或缸套2的上端先与框架91实现固连密封，然后框架91再与透光件30实现固连密封，成型平台1与缸套2内壁滑动密封配合，即在成型平台1相对缸套朝远离透光件30移动的同时，还保持与缸套2之间的密封状态，成型平台1、缸套2和透光件30形成密封的工作腔，例如图1中示意缸套2处于打印位。与成型平台1固连的连接件11上设置有对限位结构93，即限位机构93与成型平台1的位置关系相对固定，对缸套2位于取模位进行限位，即用于限制缸套2的下移位置。其中，打印位与所述透光件30的相对位置为预设间距，所述取模位与所述成型平台1的相对位置为所述预设间距。还包括可以向工作腔内提供设定压强的光敏料5的料源4，保持工作腔内光敏料5的预设压强。例如图1中的料源4可以由泵送装置41、阀门47、管路以及料箱49构成。

打印过程中，缸套2上移到透光件30贴合密封，透光件30、缸套2和成型平台1形成密封的工作腔，成型平台1与透光件30之间移动到预设间距，料源4向工作腔内填充光敏料5，例如可以关闭阀门47，通过泵送装置41将料箱49中的光敏料填充到工作腔内，光束39由透光件30的上方透过透光件30向工作腔内的光敏料5选择性照射，形成固化层结合到成型平台1上，可以是固化层直接结合到成型平台1上或者间接的结合到成型平台1上，例如在成型平台1上方（朝向工作腔侧）设置模型板12，固化层则结合到模型板12上而间接的结合到成型平台1上，由于光敏料和固化模型都朝向成型平台向下作用，所以模型板可十分简单、方便和牢固的设置到成型平台上，拿取也很方便，如此进一步提升应用效率。打印过程中成型平台1由驱动机构15驱动沿导轨向下移动，即沿缸套2的轴向方向移动，使得层层堆叠的固化层形成固化模型51，如图1所示。打印完成后，如图2所示，成型平台1可以下移一定的距离，使得固化模型51与透光件30形成一定的间距，然后可以让泵送装置41反向工作将工作腔内的光敏料5泵出到料箱49，还可以同时打开阀门47让光敏料靠自身重力流到料箱49中，或者也可以关闭泵送装置41，打开阀门47，让光敏料靠自身重力流到料箱49中，如此可以使用仅能单向工作的泵送装置41，降低成本。然后脱开缸套2与透光件30之间的密封连接，或者是与框架91之间的固定连接，下拉缸套2，直到缸套2下移并靠到与成型平台1位置关系相对固定的限位结构93，例如图3中设置在连接件11上的限位结构，当缸套2的下端碰到限位结构93时，则缸套2被限位达到取模位，此时可以让成型平台1刚好露出缸套2的上端，固化模型51可以完全露出缸套2之外。可方便取走固化模型51，还可以通过取走模型板12而快速取固化模型，如图4所示，避免拆卸成型平台1或在成型平台1上铲下固化模型，操作更加方便，且只需再更换一个新的模型板12即可开始下一个模型的打印。然后如图5所示，利用驱动机构15上移成型平台1，由于限位结构93与成型平台1相对固定，所以限位结构93会推动缸套2也同时上移，直到缸套2与透光件30接触并密封连接上，也可以让缸套2上移与框架91接触密封连接，再次形成密封的工作腔。透光件30与成型平台1或与模型板12之间达到预设间隙，料源4的泵送装置41向工作腔内填充预设压强的光敏料5，如图6所示，然后光束39可以再次由透光件30上方透过透光件30选择性照射工作腔内的光敏料5，开始下一个模型的打印工作。打印过程中，采用如下之一的方式实现固化模型与透光件剥离：方式1，透光件为离型膜，外侧有支撑板，光敏料加压，使得透光离型膜朝向支撑板变形，与固化模型剥离；方式2，透光件为离型板并通过支撑限位件直接或间接的与缸套连接，光敏料加压，使得离型板朝远离成型平台的方向移动，还可以是先倾斜，与固化模型剥离；方式3，透光件与支撑板直接的间隙密封形成吸附腔，吸附腔内设置透光的液体介质，吸附腔与介质源连通，缸套工作腔内的光敏料为预设压强，介质源抽出吸附腔内的液体介质，离型膜或离型板在光敏料的压力下向外变形或向外移动与固化模型剥离。

图4和图5中还示意成型平台1和缸套2可以共用相同的导轨69，即导轨69-1和69-2可以合并为同一个导轨69，简化结构。图6中进一步示意可以在左右两侧对称设置两个导轨69，可以让连接件11的受力以及导轨的受力更加平衡，利于提升成型平台1移动的稳定性和精度，提升打印的精度。图6中示意还可以设置排气装置4V，方便在料源向工作腔内填充光敏料时排出空气，然后打印过程中可以关闭阀门47。由于缸套2与成型平台1之间保持可滑动的密封配合状态，两者之间可以实现相互定位或导向的作用，所以当成型平台1由导轨69或69-1约束时，缸套2可以不必与导轨69滑动连接，或者图1到图3中所示的导轨69-2可以取消，仅保留导轨69-1即可，缸套2下拉的导向作用可以由成型平台1实现，同理，也可以仅让缸套2与导轨69连接，成型平台1不必与导轨连接，成型平台1移动过程的导向作用可以由缸套2实现，或者图1到图3中的导轨69-1可以取消，仅保留导轨69-2，如此可以进一步简化结构，降低成本。

上述实施例中在打印过程中，成型平台1可以连续的向下移动，同时光束39连续光照，形成固化模型，例如可以在透光件30的下表面设置润滑层或低粘度层等，避免固化层与透光件的离型面粘结，或者通过聚合抑制剂或其他的方式在离型面表面形成一层聚合死区，防止光照过程中固化模型51与离型面粘结。当然成型平台1也可以是断续移动，例如光照过程中成型平台1固定不动，完成一层固化层之后，固化模型与离型面进行离型，例如可以是成型平台1先下移较大间距之后再上移一定间距，使得固化模型51与离型面分离，同时使得成型平台1与固化模型之间的间隙为预设距离，之间填充光敏料5，然后进行下一层的光照固化，如此重复进行。总体上，通过缸套2下移的方式打开工作腔取出模块的方式即能保证结构紧凑，光源系统固定实现精确的打印，也可以方便模型的取出，并通过与成型平台1固连的限位结构93对缸套2的限位作用，可确保缸套2下移位置受控，而且可以仅采用一个驱动机构15即可实现对成型平台1的驱动和缸套2的恢复打印位，结构简洁，成本低。

图7到图12进一步示意了更具体的实施例，透光件30与框架91固连，具体图8示意缸套2处于打印位，透光件30包括透光的离型膜33和透光的支撑板35，支撑板35的中间部位可透光，图中示意支撑板35包括透光板35a和支撑环35b，透光板35a和支撑环35b可以集成为一个单一零件，形成支撑板35，在透光件30与透光板35a之间设有间隙，图中示意可以通过盖板29将透光件30压靠到框架91上，离型膜33朝向成型平台1，盖板29的中部区域为通孔，以便光束39穿过。支撑环35b设置在透光板35a与离型膜33之间，限定了离型膜与透光板35a之间的间距，还可以在透光板35a的另一侧与支撑环35b相对的位置设置另一个支撑环35c，可以让35c与35b的厚度不同，只要将支撑板上下颠倒就可以实现离型膜33与透光板35a之间具有不同的间隙，方便多种间隙的调整，例如适应不同光敏料材质等。在盖板29上朝向透光件30的一侧还可以设置密封圈21-2，提升盖板29与透光件30之间的密封效果。在盖板29上朝向缸套2的一侧还可以设置密封圈21-1，提升盖板29与缸套2的上端面之间的密封效果。还可以在盖板29内设置管道，此管道向内的一端与工作腔连通，另一端与料源4连通，还可以设置另一个管道，向内的一端与工作腔连通，另一端与输出管路连通，例如可以在输出管路上设置高于工作腔的弯管95，还可以在输出管路上设置散热器73，也可以在输出管路上设置阀门，输出管路可以与料箱49连通，另外，还可以通过阀门与排气装置4V连接。

图15a到图15d示意了采用此透光件结构的打印过程说明。光敏料5的压强P1为打印压强，光源37发出的光束39透过透光板35a和离型膜33选择性照射光敏料5，形成固化模型51，如图7、图8或15a所示，然后增加光敏料5的压强，例如到P2，离型膜33向支撑板35方向移动部分贴靠到支撑板35上，在离型膜33与固化模型51之间形成裂隙，如图15b所示，然后离型膜33与固化模型51完全分离，实现离型，如图15c所示离型膜33处于剥离工作位，然后降低光敏料5的压强到打印压强P1，离型膜33依靠自身弹性恢复到平整状态，当然还可以在离型膜33上方即离型膜33与支撑板35之间的间隙内设置介质，如加压的空气或透明液体，来加快离型膜33的回位而恢复平整状态，还可以用于平衡工作腔内光敏料5的压强，如图15d所示，可以同时驱动机构15驱动成型平台1沿导轨69向下移动到下一层打印的预设位置，离型膜33与固化模型51实现下一层的打印工作位，然后光束39根据下一层的层图案进行光照，进行下一层打印，重复进行实现固化模式51的打印。图15b和15c中还示意了料源4的泵送装置41可以采用柱塞形式的泵送装置41，光敏料5被泵送装置41快速注入工作腔内，提升了光敏料压强，同时光敏料经弯管95流出，带动靠近离型膜33附件的光敏料流动和更换，可以将工作腔内的热量带走，流出的光敏料可以经散热器73散热后再回到料箱49中或回到料源4的输入端。如此可以在离型的过程中实现了对光敏料的有效散热，利于提升打印的稳定性、精度和速度。弯管95的高度可以确定工作腔内光敏料在光照过程中的打印压强。当然也可以用减压阀或自动阀等代替弯管95来实现光敏料在离型过程中的更换并控制光敏料的压强。弯管95与工作腔连通，并可以通过阀门与料箱49连通，当阀门关闭时，料源4可以在工作腔内建立更高的压强，快速实现透光件与固化模型的离型，对于连续打印过程也可以利于提升打印速度。对于如图15b-图15d所述的断续打印过程，当阀门打开时，由弯管95限定了工作腔内光敏料的压强，透光件复位到打印工作位。弯管95也利于打印开始时将工作腔内的空气排出，因为空气容易聚集到最高处，即弯管95处，然后由光敏料5沿管路流动冲刷将空气带走。

图7中示意缸套2通过卡件94将缸套2紧固到框架91上，并保持与透光件30之间的密封。图中示意驱动机构15由电机15a、丝杆15b和丝杆副15c构成，电机15a可以固定在框架91上并驱动丝杆15b转动通过丝杆副15c驱动连接件11和成型平台1沿导轨69移动，导轨69与框架91固连。在透光件30的上方设置有光源37，光源37可以直接投射光束39到透光件30，也可以采用反光镜反射来降低设备高度。当固化模型51打印完成，停止光束照射，成型平台1可以由驱动机构15驱动下移一定的距离，如图9所示，可以打开阀门47，让工作腔内的光敏料流出，如流到料箱49中。然后如图10所示，移开卡件94，下拉缸套2，直到缸套2限定到连接件11上的限位挡处，如图中的限位结构93上，缸套2达到取模位，固化模型51可以完全露出缸套2之外，缸套2可以由导轨69约束移动。更换新的模型板12后，驱动机构15驱动连接件11进而驱动成型平台1和缸套2一同向上移动，如图11所示，图中还示意卡件94由弹簧96推动，卡件94可以绕轴97摆动，轴97与框架固连或可转动的连接到框架91上，在缸套2的底部与卡件97对应的位置处可以设置斜面98或者卡件94的顶面设置为斜面，当成型平台1和缸套2上移到位时，如图12所示卡件94在弹簧96的推动下卡到缸套2的斜面98上或者卡件94的顶面的斜面卡到缸套2的底面上，将缸套2卡住，缸套2不会再下落，卡件94的顶部具有与缸套2底部的斜面98相匹配的斜面，在弹簧96的推动下，卡件94会将缸套2继续向上推动的倾向，使得缸套2与透光件30接触更加紧密，提升密封可靠性。然后当进行模型打印过程中，成型平台1在驱动机构15的驱动下下移的过程中，缸套2由卡件94的作用保持不动，并依然保持与透光件30或框架91之间的紧密结合和密封，确保工作腔的密封性。当模型打印完成，释放出工作腔内的光敏料之后，可以打开卡件94，使得缸套2可以被下拉到限位结构93处。

另外，图11中示意还可以设置打印初始位检测器74，用于检测成型平台1或模型板12的上表面的位置是否正确，当成型平台1上移到靠近上方的预设位置或区域时，成型平台1或模型板12的朝向透光件30的表面被始打印位检测器74检测到，通过检测器74的位置数据和成型平台1的理论打印初始位的位置数据推算成型平台1的实际打印初始位是否正确。例如图中示意了一种打印初始位检测器74包括发光器74a和接收器74b，当成型平台1上移到靠近上方的预设位置或区域时，成型平台1或模型板12的上方会遮挡住发光器74a的检测光束，接收器74b检测到检测光束消失而确定了此时成型平台1的检测位置，通过与驱动机构上移推算出的成型平台1的计算位置的对比两者是否一致可以确定打印初始位是否正确，两者偏差过大则报警，并可以停止成型平台1的上移。例如当模型板12的安装不到位，倾斜了，或者模型板12上方具有其他杂物，则都会被打印初始位检测器74检测到，因为此时根据驱动机构15的推算模型板12或成型平台1还没有移动到能遮挡住检测光束的位置，打印初始位检测器74的检测位置信号与驱动机构15推算的模型板12或成型平台1的位置不一致，而报警，否则倾斜的模型板12或其上的杂物很可能会压坏透光件30。同理，如果应该安装模型板12但却忘记安装了，则当成型平台1移动到了打印初始位检测的位置时，却没有遮挡住检测光束，则同样报警，否则，首层打印时透光件30与成型平台1的间隙过大（大于模型板12的厚度），使得首层打印或整个模型打印失败。另外，可以让另外检测器74的检测位置尽量靠上，当驱动机构15驱动成型平台1和缸套2一同上移时，如果此时操作者将手或其他物件移到缸套2上方，则都会触发打印初始位检测器74动作而报警，如此可以起到防止因操作人员操作失误而夹伤手的危险，或防止损坏设备的风险。为了对平行于缸套2上表面的整个平面区域进行检测，打印初始位检测器74可以为光栅结构。

图11和图12中还示意了另一种透光件30，透光件30结合到框架91上，缸套2的上端与框架91贴合形成密封。具体结构和打印过程可参考图16a到16c，透光件30包括离型板3，离型板3由支撑限位件28和弹性件22的作用压靠到框架91上，如图16a所示，当然图中的框架91也可以集成到缸套2上，如此离型板3则贴靠到缸套2的上端，两者之间可以设置密封圈21b，提升密封。框架91的下端与缸套2的上端之间可以贴靠一起，之间还可设置密封圈21a，提升密封效果。图16a到图16c示意了离型板3与固化模型51剥离的过程，支撑限位件28包括限位端和连接杆，连接杆一端与框架91固连或与缸套2的上端固连，连接杆的另一端与限位端固连，弹性件22（如弹簧）套设在连接杆上并设置在支撑限位件28的限位端与离型板3之间。打印过程中，工作腔内的光敏料5为打印压强P1，如图16a，光束39透过离型板3照射工作腔内的光敏料5，形成固化模型51，然后料源4控制光敏料5的压强提升，例如到P2，离型板3被光敏料5推离固化模型51，例如可以让一侧的弹性件22b的作用小于另一侧的弹性件22a的弹性作用，离型板3先压缩弹性件22b倾斜的与固化模型51剥离，降低剥离作用力，如图16b。然后继续增加光敏料5压强，弹性件22a也被压缩，如图16c，离型板3被推离与固化模型51分离，在间隙填充光敏料，然后料源4再将光敏料5的压强降低到打印压强P1，同时成型平台1可以带动固化模型51向下移动到下一层的打印位置，则可以开始进行下一层的光照固化，如此重复进行。打印完成后则如图11和图12所示进行取出模型，还可以更换模型板12，准备下一个模型的打印。

图13示意成型平台1通过套筒状的连接件11竖直部分与钢棒型的导轨69滑动连接，缸套2通过直线轴承67与连接件11的竖直部分的圆柱状外壁配合形成导轨约束，利用连接件11与成型平台1连接的竖直部分作为导轨约束缸套2直线移动，如此结构中缸套2与成型平台1的相互约束更加紧密，相互的位置精度更加精确，更利于提升打印精度，且导轨均设置到缸套2的内部或下部，整体结构更加紧凑。图14示意缸套2由导轨69限定沿导轨69上下移动，成型平台1通过连接件11的竖直部分与缸套2的底部滑动配合，例如在缸套2的底部安装直线轴承67，连接件11的竖直部分采用钢棒，则钢棒与直线轴承67形成直线轴承配合，成型平台1通过缸套2受到导轨69的直线运动约束，且成型平台1与缸套2的配合关系更加紧密，更加利于提升成型平台1与缸套2之间的相对位置精度，利于提升打印精度，图中示意驱动机构15的也可以由上往下驱动连接件11，驱动机构15的丝杆主要受拉力，利于提升结构稳定性和定位精度。限位结构93还可以包括横板部分93a与连接件11固连。

由上述各实施例可以看出，仅利用一个驱动机构15，不仅可实现打印过程中对成型平台1的移动驱动，还能实现打印完成后成型平台1的复位和缸套2的复位驱动动作。且结构简洁，人工参与少，仅是下拉缸套2的动作，相当于“开门”的动作，可以采用人工完成，如果对缸套2适当配重，或者让缸套2与成型平台1之间的摩擦尽量小，则打开卡件94后，缸套2可以依靠重量下落完成开门动作。固化模型51取出方便，也利于实现生产自动化。

文中叙述采用“上方”，“下方”，“左”，“右”等方位性词语，是基于具体附图的方便性描述，不是对本发明的限制。实际应用中，由于结构整体在空间的变换，实际的上方或下方位置可能会与附图的不同。但这些变换都应是本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种滑动缸套结构的三维打印装置，包括成型平台（1）、缸套（2）和透光件（30），所述缸套（2）的内腔与透光件（30）相对，所述成型平台（1）沿缸套（2）轴向可控滑移地装配于缸套（2）内部且相互密封，光束（39）透过透光件（30）选择性光照所述缸套（2）工作腔内的光敏料（5）在成型平台（1）上打印成型固化模型（51），所述缸套（2）工作腔内的光敏料（5）的压强可控，其特征在于：还包括限位结构（93），所述限位结构（93）与所述成型平台（1）的位置关系保持固定，所述缸套（2）在打印位与取模位之间移动，所述缸套（2）位于打印位时与透光件（30）之间直接或间接密封，所述缸套（2）、透光件（30）和所述成型平台（1）形成所述工作腔，所述缸套（2）相对透光件（30）远离移动至取模位时，通过所述限位结构（93）进行限位，所述成型平台（1）位于缸套（2）靠近透光件（30）的一端使得固化模型（51）露出缸套（2）。

2.一种滑动缸套结构的三维打印装置，包括成型平台（1）、缸套（2）和透光件（30），所述缸套（2）的内腔与透光件（30）相对，所述成型平台（1）沿缸套（2）轴向可控滑移地装配于缸套（2）内部且相互密封，光束（39）透过透光件（30）选择性光照所述缸套（2）工作腔内的光敏料（5）在成型平台（1）上打印成型固化模型（51），所述缸套（2）工作腔内的光敏料（5）的压强可控，其特征在于：所述缸套（2）在打印位与取模位之间移动，所述缸套（2）位于打印位时与透光件（30）之间直接或间接密封，所述缸套（2）、透光件（30）和所述成型平台（1）形成所述工作腔，所述缸套（2）相对透光件（30）远离移动至取模位时，所述成型平台（1）位于缸套（2）靠近透光件（30）的一端使得固化模型（51）露出缸套（2），所述取模位与所述成型平台（1）的相对位置为预设间距。

3.根据权利要求1或2所述的一种滑动缸套结构的三维打印装置，其特征在于：所述透光件（30）包括离型膜（33）和至少中间部位可透光的支撑板（35），所述离型膜（33）位于支撑板（35）与成型平台（1）之间，所述离型膜（33）与支撑板（35）之间存在间隙，控制光敏料（5）的压强增大时，所述离型膜（33）朝向支撑板（35）的一侧发生变形形成凸起且与固化模型（51）发生剥离，所述支撑板（35）对离型膜（33）的凸起变形进行限位。

4.根据权利要求3所述的一种滑动缸套结构的三维打印装置，其特征在于：所述支撑板（35）的两侧分别设有厚度不同的第一支撑环（35b）和第二支撑环（35c），所述支撑板（35）侧面方向与离型膜（33）结合并通过第一支撑环（35b）或第二支撑环（35c）形成所述离型膜（33）与支撑板（35）之间的间隙。

5.根据权利要求1或2所述的一种滑动缸套结构的三维打印装置，其特征在于：所述工作腔靠近透光件（30）的相对两边分别设有进料口和出料口，所述进料口与料源（4）连通；所述出料口与出料管连通，所述出料管设有减压阀或自动阀，所述减压阀或自动阀用于控制工作腔内光敏料的压强；或者，所述出料管包括倒U形弯管（95），所述弯管（95）的顶部高于工作腔内光敏料（5）的液面，由所述弯管（95）的高度确定工作腔的打印工作压强。

6.根据权利要求1或2所述的一种滑动缸套结构的三维打印装置，其特征在于：所述工作腔靠近透光件（30）的相对两边分别设有进料口和出料口，所述出料口与出料管连通，所述出料管设有散热器（73），通过所述进料口进料和出料口出料对靠近离型膜（33）的光敏料（5）进行更新带走热量。

7.根据权利要求3所述的一种滑动缸套结构的三维打印装置，其特征在于：通过盖板（29）将所述透光件（30）压靠到框架（91）上并密封，所述离型膜（33）朝向成型平台（1）并在支撑板（35）与盖板（29）之间，所述盖板（29）的中部区域为光束（39）可穿过的通孔，所述缸套（2）与盖板（29）的另一侧密封，在所述盖板（29）内设置管道，所述管道一端与工作腔连通、另一端与料源（4）连通。

8.根据权利要求1或2所述的一种滑动缸套结构的三维打印装置，其特征在于：还包括框架（91）和支撑限位件（28），所述缸套（2）位于打印位时与框架（91）密封，所述透光件（30）为离型板（3），所述支撑限位件（28）包括限位端和连接杆，所述支撑限位件（28）的连接杆一端固定在框架（91）上或固定在缸套（2）的上端，另一端与所述限位端固连，所述离型板（3）活动装套在连接杆上且与限位端之间设有弹性件（22），所述离型板（3）与框架（91）之间或与缸套（2）之间保持密封，控制光敏料（5）的压强为打印工作压强时，所述离型板（3）受弹性件（22）抵压与框架（91）或缸套（2）的上端定位，控制光敏料（5）的压强增大时，所述离型板（3）朝远离成型平台（1）的方向移动与固化模型（51）发生剥离。

9.根据权利要求1所述的一种滑动缸套结构的三维打印装置，其特征在于：所述限位结构（93）位于缸套（2）的下侧并与成型平台（1）通过连接件（11）保持固连，所述成型平台（1）受控由取模位向打印初始位复位过程中，通过所述限位结构（93）同步推动所述缸套（2）由取模位向打印位复位。

10.根据权利要求1或2所述的一种滑动缸套结构的三维打印装置，其特征在于：所述缸套（2）位于打印位时，通过支撑结构支撑限位，且所述缸套（2）与透光件（30）之间形成直接或间接密封，所述支撑结构包括卡件（94）和弹簧（96），所述卡件（94）可绕轴（97）转动地安装且支撑端通过弹簧（96）推压与缸套（2）形成支撑。

11.根据权利要求1或2所述的一种滑动缸套结构的三维打印装置，其特征在于：还包括导轨（69）、连接件（11）和驱动机构（15），所述导轨（69）的导向方向大体平行于缸套（2）的轴向，所述成型平台（1）通过连接件（11）可滑移地连接到导轨（69）上；缸套（2）可滑移地连接到导轨（69）上与连接件（11）在导轨（69）上的不同位置上，或者缸套（2）可滑移地连接到另外一个与导轨（69）平行的导轨上；所述成型平台（1）通过驱动机构（15）驱动沿导轨（69）移动；还包括与连接件（11）固连的限位结构（93）；当缸套（2）为取模位即移动到限位结构（93）时，成型平台（1）至少部分依然在缸套（2）内；当成型平台（1）朝透光件移动时，通过限位结构（93）推动缸套（2）朝向透光件（30）同步移动。

12.根据权利要求1或2所述的一种滑动缸套结构的三维打印装置，其特征在于：还包括导轨（69）和连接件（11），所述连接件（11）的竖直部分与成型平台（1）固连，所述连接件（11）的竖直部分外表面为柱形结构并与所述缸套（2）的底部滑动配合；导轨（69）采用如下的两种方式之一：方式一，所述缸套（2）可滑移的连接到导轨（69）上；或者，方式二，所述导轨（69）为柱形结构，所述连接件（11）的竖直部分的内部为管状结构且装套在导轨（69）外部。

13.根据权利要求1或2所述的一种滑动缸套结构的三维打印装置，其特征在于：所述成型平台（1）朝向透光件（30）的一侧可拆卸地安装有模型板（12），所述固化模型（51）结合在模型板（12）上。

14.一种滑动缸套结构的三维打印方法，其特征在于，使用了权利要求1-13中任意一条所述的滑动缸套结构的三维打印装置，包括以下步骤：1）模型打印过程：缸套（2）处于打印位，光束由上向下透过透光件（30）照射缸套（2）内的工作腔内的光敏料（5）形成固化模型（51），打印的固化模型（51）结合在成型平台（1）的上表面，成型平台（1）向下远离透光件（30）的方向移动，直至模型打印完成；2）取模型过程：将缸套（2）内的未固化光敏料释放掉；松开缸套（2）与透光件（30）或框架（91）的连接，缸套（2）向下移动到取模位，露出固化模型（51），取出固化模型（51）；3）复位过程：成型平台（1）上移到打印初始位，并带动缸套（2）一同上移到打印位；然后可以向缸套（2）内的工作腔内注入光敏料（5），开始下一个模型的打印。

15.根据权利要求14所述的一种滑动缸套结构的三维打印方法，其特征在于：所述滑动缸套结构的三维打印装置还包括打印初始位检测器（74），在复位过程中，当成型平台（1）上移到靠近上方的预设位置或区域时，成型平台（1）或模型板（12）的朝向透光件（30）的表面被打印初始位检测器（74）检测到，并判断成型平台（1）的实际打印初始位是否正确。

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